## ANALISIS KINERJA GASIFIER UNGGUN TETAP ALIRAN KE BAWAH MENGGUNAKAN UMPAN KAYU UNTUK MESIN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS
Yogi Sirodz Gaoz1,2, Hanang Agna Pradana Putra1, Syamsul Bahry1
Reza Fazrin1
1Lab. Riset Engineering Development for Energy Conversion and Concervation (EDfEC)
Program Studi Teknik Mesin, Fakutas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor
Jl. KH. Soleh Iskandar KM.2 Bogor 16162
2Workshop PT Intan Prima Kalorindo, Jl Tekno Raya B-1F
Kawasan Industri Jababeka III, Cikarang 17530 e-mail: yogisirodz@gmail.com

## Abstract
PERFORMANCE  ANALYSIS  OF  FIXED  BED  GASIFIER  USING  FLOW  DOWN  PINE CHIPWOOD  FOR  GAS  ENGINE  POWER  GENERATION.  In  recent  years  energy  resources dwindling  oil  so  it  is  necessary  to  replace  it  with  renewable  energy  sources.  Biomass  is  one  of  the renewable  energy  sources  which  has  gasification  technology,  in  which  these  technologies  can transform wood into gas fuel (syngas).
The  research  methodology  is  how  to  design  and  manufacture  of;  gasifier,  cyclone  and  wet scrubber based on the needs of the gas engine performance. The apparatus for wood analysis by using Thermal  Conductivity  Detection  (TCD)  and  Firing  Ionization  Detection  (FID)  to  get  the  calorific value,  proximate  (containing  of;  moisture,  ash,  volatile  matter  and  fixed  carbon)  and  ultimate (containing of; carbon, hydrogen, nitrogen and oxygen) in the wood. Gas chromatography analyser is used to determine the syngas chemical composition and Thermocouple K-type (National Instrument) is used to obtain temperature distribution.
From the test results in the data obtained in the temperature distribution in the drying zone of the gasifier at 41ºC, pyrolysis zone at 98 ºC, oxidation zone at 970 ºC and reduction zones at 63 ºC. Meanwhile,  syngas  temperature  in  the  cyclone  outlet  is  36,8  ºC  and  in  the  wet  scrubber  outlet  is 35,96ºC.  Syngas  chemical  composition  generated  output  gasifier  as  follows;  CO=29,3%,  H2=5,6%, CH4=1,03%,  CO2=1,33%,  and  N2=47,35%,  meanwhile  on  the  output  side  of  the  cyclone; CO=28,05%, H2=4,15%, CH4= 0,44%, CO2= 1,39%, and N2= 49,61% and on the output side of the wet scrubber; CO= 25,63%, H2= 4,49% , CH4= 0,80%, CO2=1,72%, and N2= 51,01%.
Key  words :  Gasifier,  cyclone,  wet  scrubber,  TID,  TCD,  Gas  Chromathography,  drying,  pyrolysis, oxidation, and reduction.

## Pendahuluan
Jumlah penduduk yang semakin meningkat dari tahun ke tahun dan penggunaan energi  yang  semakin  besar  seiring  dengan percepatan  pembangunan  di  setiap  daerah mendorong  konsumsi  energi  Indonesia  terus meningkat  dan  dalam  beberapa  tahun  terakhir sumber  energi  minyak  bumi  semakin  menipis sehingga, diperlukan upaya untuk menggantikannya melalui sumber-sumber energy  alternatif.  Kemudian  pemerintah  juga menargetkan untuk meningkatkan dan mengoptimalkan peran terhadap sumber energy alternatif  untuk  mengurangi  ketergantungan terhadap  minyak  bumi  yang  tertuang  dalam Perpres  No.5  tahun  2006  tentang  Kebijakan Energi  Nasional  (KEN) [1] .  Dalam  kasus  ini energi biomassa di pilih sebagai energi alterntif
di  karenakan  biomass  banyak  tersebar  yang kemudian dapat di konversikan utuk menghasilkan energi listrik secara berkelanjutan dan  juga  biomass  memiliki  kadar  emisi  CO2 yang lebih bersih [2] .
Biomassa sebagai energy alternatif memiliki  keunikan  tersendiri  di  karenakan komoditas  yang  banyak  tersebar  di  daerah. Pemanfaatan biomass malalui pengunaan teknologi  gasifikasi  akan  menjadi  sumber energy  alternatif  untuk  menghasilkan  energy listrik  yang  diharapkan  dapat  dimanfaatkan sebagai  suplai  energy  listrik  pedesaan  yang belum  terjangkau  PLN.  Pada  proses  gasifikasi biomass  dikonversi  menjadi  gas  mampu  bakar diantaranya  karbon  monoksida  (CO),  Hidrogen (H2),  gas  metan  (CH4)  yang  selanjutnya  gas tersebut  di  pergunakan  sebagai  bahan  bakar
mesin  pembakaran  dalam  untuk  menggerakan generator  pembangkit  tenaga  listrik  yang sebelumnya  melalui  filter  gas [3,4] .  Untuk gasifikasi  menggunakan  desain gasifier tipe aliran  kebawah  ( downdraft )  jenis gasifier ini memiliki  kelebihan  sangat  efisien  dalam mereduksi  kandungan  tar  pada  gas  hasil dibandingkan gasifier aliran  ke  atas  ( updraft ) [4,7]. Persoalan  dasar  pemanfaatan  teknologi ini  adalah  munculnya  tar  dan  partikel  pengotor sebagai  efek  samping.  Gas  hasil  pada  proses gasifikasi  yang  masih  mengandung  tar,  debu dan partikel pengotor akibat dekomposisi kimia yang tidak sempurna yang bila dibiarkan masuk kedalam mesin akan menyebabkan menurunnya prestasi  mesin,  meningkatkan  biaya  perawatan mesin [5] .  Karena  itu  perlu  digunakan  filter untuk  memisahkan  kandungan  tar  maupun partikel dari hasil gas sehingga dapat digunakan sebagai  bahan  bakar  mesin,  jenis  filter  yang digunakan ialah cyclone dan wet scrubber.

## Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang di gunakan untuk dalam penelitian tersebut meliputi:
a. Satu unit gasifikasi tipe reactor downdraft, filter Cyclone dan filter Wet scrubber b. Satu unit blower c. Bahan umpan kayu pinus
d. Tuhuh buah termokopel Tipe-K
e. DAQ NI (National Instrument) dan Komputer
f. Tempat penyimpanan gas bag
g. Gas chromatography, TCD dan FID
h. Motor bensin 10 kVA

## Diagram alir pengujian
Diagram  alir  proses  pengujian  yang dilakukan, seperti di bawah ini :

## Hasil dan Pembahasan Analisa proximate dan ultimate
Pengambilan  sampel  bahan  bakar  pada gasifier  aliran  kebawah  memanfaatkan  kayu pinus  sebagai  umpan,  kemudian  dianalisa menggunakan  metoda  Thermal  Conductivity Detection (TCD) dan Firing Ionization Detection (FID) di Laboratorium Sumber Daya Energi  Puspitek  Serpong  .  Hasil  analisis laboratorium  komposisi  umpan  kayu  ini meliputi  kandungan  karbon,  hydrogen  dan oksigen yang di tampilkan pada tabel 1.
Tabel  1  Hasil  analisis  proksimat  dan  ultimat kayu pinus
Dari  data  pengujian  tampak  bahwa komponen volatile  matter (zat  teruapkan) lebih dominan  dibandingkan  dengan  kompnen  yang
lain,  hal  ini  di  sebabkan  karena  kandungan volatile umumnya  pada  kayu  lebih  tinggi dibandingkan dengan arang. Komponen volatile terdiri  atas  berbagai  senyawa  seperti  aldehid, asam-asam  organik,  fenolik  dan  lain-lain dimana  zat  yang  teruapkan  masih  mengandung zat-zat  yang  mudah  terbakar.  Kandungan volatile matter  tinggi  mempunyai  keuntungan diantaranya,  penyalaan  dan  pembakaran  lebih mudah tetapi mempunyai kelemahan yaitu nilai kadar karbon terikat yang rendah. Kadar karbon terikat dapat didefinisikan sebagai fraksi karbon dalam biomass selain fraksi air,abu dan volatile dalam  biomass.  Kadar  karbon  mempunyai peranan  yang  penting  terhadap  kualitas  bahan bakar  karena  akan  mempengaruhi  besarnya nilai  kalor.  Semakin  tinggi  kandungan  kadar karbon  terikat  dalam  bahan  bakar,  semakin tinggi  pula  nilai  kalor    yang  dihasilkan sedangkan  kadar  karbon  terikat  yang  rendah menunjukkan  kwalitas  bahan  bakar  yang kurang  baik,  ini  bisa  di  lihat  pada  tabel  kayu pinus  mempunyai  nilai  karbon  tetap  sebesar 0,16%  dengan  nilai  kalor  4883  kcal/kg sedangkan  pada  penelitian  menggunakan  kayu sengon  nilai  karbon  tetap  sebesar  0,045% mempunyai  nilai  kalor  sebesar  4271  kcal/kg [6] . 1. Gas hasil gasifikasi
Pada  pengujian  gasifikasi downdraft akan  di  hasilkan  syngas  yang  merupakan  hasil proses  gasifikasi  di  mana  gas  hasil  tersebut dapat di lihat dari komposisi gas mampu bakar yang  di  hasilkan  seperti  CO,H2  dan  CH4 menggunakan Gas Chromatography di Laboratorium  Sumber  Daya  Energi  Puspitek Serpong.  Gas-gas  tersebut  di  hasilkan  dari reaksi  pada  zona  reduksi  dari gasifier. Komposisi  dari  masing-  masing  gas  hasil  dari gasifier, cyclone dan wet scrubber dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel  2 Komposisi  gas  hasil gasifier,  cyclone dan wet scrubber
a. Distribusi temperatur pada gasifier
Pengukuran temperatur sepanjang pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan peralatan  berupa  thermokopel  tipe-K  dan  juga dengan  menggunakan NI-DAQ  ( National Instrument )  yang  befungsi  untuk  melakukan pembacaan temperatur di dalam gasifier, namun sehubungan  dengan  jumlah  kayu  yang  cukup besar  proses  gasifikasi  yang  terjadi  di  dalam gasifier  masih  belum  dalam  kondisi steady . Pembacaan  temperature  dilakukan  pada  saat memulai  pengujian  hingga  sampai  pengujian berakhir  untuk  satu  kali  pengujian.  Pola distribusi temperatur pada gasifier di tampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Distribusi temperatur pada gasifikasi
b. Temperatur  keluaran  cyclone  dan  wet scrubber
Pengambilan  data  temperatur  gas  hasil menggunakan  NI-DAQ  yang  berfungsi  untuk merekam  data  temperatur  yang  sebelumnya melalui  input  dari  termokopel  tipe  K  yang ditempatkan pada saluran keluaran cyclone dan wet  scrubber.  Temperatur  gas  hasil  keluaran cyclone  dan  wet  scrubber  ditunjukkan  pada Gambar 2.
Gambar  2  Temperatur  gas  hasil  keluaran cyclone dan wet scrubbe r

## Kesimpulan
Dari  hasil  pengujian  di  peroleh  data distribusi  temperatur  di  dalam  gasifier  pada zona drying sebesar 41ºC, zona pirolisis sebesar 98ºC,  zona  oksidasi  970  ºC  dan  zona  reduksi sebesar 63ºC. Hal ini menunjukan bahwa proses pirolisis  dan reduksi  belum  pada tahapan stedi, mengingat  pengujian  dilaksanakan  kurang  dari 4  jam.  Posisi  penempatan  sensor  termokopel untuk proses pirolisis dan reduksi masih terlalu jauh  terhadap  daerah  oksidasi.  Namun  proses oksidasi  menggambarkan  harga  yang  riel  yaitu di kisaran 970 o C.
Gas  mampu  bakar  karbon  monoksida (CO)  yang  dihasilkan  mengalami  penurunan selama  proses  pemurnian  di cyclone dan wet scrubber dibandingkan dengan keluaran gasifier sebesar  masing  masing;  1,25%  dan 3,67%.  Demikian  juga  gas  hidrogen  (H2) mengalami  hal  yang  sama  seperti  karbon monoksida,  yaitu  sebesar  masing  masing  ; 1,45% dan 1,10%. Berbeda dengan gas methana (CH4),  tetap  sama  di  sisi keluaran gasifier dan cyclone, namun  mengalami  penurunan  selama proses pemurnian di wet scrubber dibandingkan dengan  keluaran gasifier sebesar  0,23%. Penurunan  kandungan  gas  tersebut  disebabkan karena  terjadi  penurunan  temperature  selama proses pemurnian dan pembersihan gas.
Kandungan karbon monoksida, hidrogen  dan  gas  metan  tersebut  menunjukkan angka  yang  lebih  baik  jika  dibandingkan dengan  hasil  penelitian  yang  menggunakan kayu  sengon,  mengingat  nilai  kalor  kayu  pinus dari  pengujuan  proximate  dan  ultimate  sebesar 4883 kcal/kg dan dapat digunakan untuk bahan bakar mesin gas (gas engine).

## 1. Daftar Pustaka
[1]  Blueprint  Pengelolaan  Energi  Nasional, Sesuai  Peraturan  Presiden  Nomor  5  Tahun 2006, Jakarta.
[2]  Maria  Puig-Arnavat,  Joan  Carles  Bruno  , Alberto Coronas. Modeling of trigeneration configurations based on biomass gasification and
comparison of
performance.  Applied  Energy  114  (2014) 845-856.
[3]  Wardha,  Maharashtra,2008,  Low  Cost Gasifier  Engine  System.  Mahatma  Gandhi Institute  of  Rural  Industrialization  JBCRI Campus, India.
[4]  IEA,  Potential  contribution  of  bioenergy  to the  world’s  future  energy  demand,IEA Bioenergy, EXCO: 2007:02 2007.
[5]  Ntshengedzeni  S.  Mamphweli,  Edson  L. Meyer.  Evaluation  of  the  Conversion efficiency  of  the  180  Nm3/h  Johansson Biomass Gasifier. Energy and Environment 2010 vol.pp.113-120.
[6]  Saputro.Danang  Dwi,  Karakterisasi  Briket dari  limbah  Pengolahan  Kayu  Sengon dengan  Metode  Cetak  Panas,  ISSN,  1979- 911X 3 November 2012.
[7]  Yogi  Sirodz  Gaos,  Armansyah  Tambunan. Analisis  Energi  dan  Sebaran  Suhu  pada Gasifier  Unggun  Tetap.  Jurnal  Keteknikan, Perhimpunan IPB, ISSN 0216-3365, Terakreditasi, Vol; 21 No. 2, Juni 2007