PENGOLAHAN LIMBAH PADAT (TL4108, 2 SKS)

PENGOLAHAN LIMBAH PADAT (TL4108, 2 SKS)

Minggu 9:

PIROLISIS dan GASIFIKASI

PendahuluanPendahuluan KKonsep pengelolaan limbah berkelanjutan onsep pengelolaan limbah berkelanjutan + + hirarki hirarki

pengelolaan limbahpengelolaan limbah Muncul konsep energy recoveryMuncul konsep energy recovery,, sbl sbl landfilling. landfilling. Menghasilkan nilai ekonomis yang lebih dan diprMenghasilkan nilai ekonomis yang lebih dan diprediksi memiliki ediksi memiliki dampak lingkungan minimal dampak lingkungan minimal AAplikasi proses pirolisis plikasi proses pirolisis && gasifikasi. gasifikasi.

Produk PProduk Pirolisis irolisis && gasifikasi gasifikasi::- Energi - Energi - Gas atau produk minyak yang dapat digunakan - Gas atau produk minyak yang dapat digunakan sebagai feedstocks petrokimia sebagai feedstocks petrokimia - Bahan karbon untuk berbagai aplikasi- Bahan karbon untuk berbagai aplikasi

Produk akhir yang dapat dapat disimpan seperti Produk akhir yang dapat dapat disimpan seperti gas, minyak atau arang, memudahkan penggunaan gas, minyak atau arang, memudahkan penggunaan produk akhirnyaproduk akhirnya

Pendahuluan(2)Pendahuluan(2)

Feedstock adalah istilah yang seringkali Feedstock adalah istilah yang seringkali digunakan ketika membahas proses pirolisis digunakan ketika membahas proses pirolisis dan gasifikasi. dan gasifikasi.

Feedstock atau daur ulang tersier dengan Feedstock atau daur ulang tersier dengan termolisis adalah proses dimana komponen termolisis adalah proses dimana komponen organik dari suatu limbah, seperti limbah organik dari suatu limbah, seperti limbah plastik dll, diubah oleh panas menjadi produk-plastik dll, diubah oleh panas menjadi produk-produk halus/sempurna bernilai tinggi seperti produk halus/sempurna bernilai tinggi seperti nafta, minyak mentah (nafta, minyak mentah (crude oilcrude oil) atau ) atau syngassyngas. .

Definisi PirolisisDefinisi Pirolisis

Pirolisis adalah degradasi limbah organik secara Pirolisis adalah degradasi limbah organik secara thermal dalam kondisi tanpa oksigen untuk thermal dalam kondisi tanpa oksigen untuk menghasilkan arang karbon, minyak dan gas menghasilkan arang karbon, minyak dan gas yang dapat dibakar. yang dapat dibakar.

Besarnya produk yang akan dihasilkan Besarnya produk yang akan dihasilkan dipengaruhi kondisi proses, terutama temperatur dipengaruhi kondisi proses, terutama temperatur dan laju pemanasan. dan laju pemanasan.

Perbedaan utama Perbedaan utama pirolisis, gasifikasi dan pirolisis, gasifikasi dan ininssinerasiinerasi: : jumlah oksigen yang disuplai ke jumlah oksigen yang disuplai ke rekator thermal. rekator thermal.

Definisi Pirolisis(2)Definisi Pirolisis(2)

Proses PirolisisProses Pirolisis Temparatur relatif rendah, yaitu dalam rentang

400-800 oC. Kondisi proses yang bervariasi

mengakibatkan perbedaan produk arang, gas atau minyak yang dihasilkan.

Panas disuplai melalui pemanasan tidak langsung, seperti pembakaran dari gas atau minyak, atau pemanasan langsung menggunakan transfer gas panas.

Pirolisis memiliki kelebihkan dalam menghasilkan gas atau produk minyak dari limbah yang dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk proses pirolisis itu sendiri.

Proses Pirolisis(2)Proses Pirolisis(2)

Produk PirolisisProduk Pirolisis Pirolisis dari limbah domestik (sampah kota) Pirolisis dari limbah domestik (sampah kota)

menghasilkan:menghasilkan: 35% produk arang 35% produk arang kadar abu hingga 37%kadar abu hingga 37%

Pirolisis dengan laju pemanasan yang lambat Pirolisis dengan laju pemanasan yang lambat terhadap limbah ban akan menghasilkan:terhadap limbah ban akan menghasilkan: Arang hingga 50% Arang hingga 50% kadar abu sekitar 10%. kadar abu sekitar 10%.

Pemanfaatan arang:Pemanfaatan arang: Digunakan langsung sebagai bahan bakarDigunakan langsung sebagai bahan bakar Dipadatkan menjadi briket bahan bakarDipadatkan menjadi briket bahan bakar Digunakan sebagai bahan adsorpsi spt karbon aktifDigunakan sebagai bahan adsorpsi spt karbon aktif Dihancurkan dan dicampur dengan produk minyak Dihancurkan dan dicampur dengan produk minyak

priolisis menghasilkan lumpur (slurry) untuk priolisis menghasilkan lumpur (slurry) untuk pembakaran.pembakaran.

Produk Pirolisis(2)Produk Pirolisis(2) Nilai kalori arang relatif tinggiNilai kalori arang relatif tinggi::

AArang dari sampah kota sekitar 19 MJ/kg,rang dari sampah kota sekitar 19 MJ/kg, AAarang dari ban sekitar 29 KJ/kg arang dari ban sekitar 29 KJ/kg Arang Arang limbah kayu sekitar 33 MJ/kg limbah kayu sekitar 33 MJ/kg

Nilai kalori batu bara 30 MJ/kg. Nilai kalori batu bara 30 MJ/kg. AArang dari limbah dapat digunakan sebagai bahan bakar kelas menengah.rang dari limbah dapat digunakan sebagai bahan bakar kelas menengah.

Produk minyak dari pirolisis limbah dapat digunakan dalam sProduk minyak dari pirolisis limbah dapat digunakan dalam siistem pembangkitan stem pembangkitan listrik secara konvensional, seperti mesin diesel dan turbin gas. listrik secara konvensional, seperti mesin diesel dan turbin gas.

KKarakteristik dari bahan bakar proses pirolisis arakteristik dari bahan bakar proses pirolisis tidak sama dengan tidak sama dengan bahan bakar bahan bakar minyak alam minyak alam MMemerlukan modifikasi sebagai pembangkit tenaga atau peningkatan kualitas emerlukan modifikasi sebagai pembangkit tenaga atau peningkatan kualitas bahan bakar.bahan bakar.

NNilai kalor ilai kalor mminyak dari pirolisis inyak dari pirolisis 25 MJ/kg untuk minyak dari limbah domestik (sampah) 25 MJ/kg untuk minyak dari limbah domestik (sampah) 42 MJ/kg untuk minyak dari limbah ban. 42 MJ/kg untuk minyak dari limbah ban.

Minyak bahan bakar pertroleum memiliki nilai kalor 46 MJ/kg. Minyak bahan bakar pertroleum memiliki nilai kalor 46 MJ/kg.

Produk Pirolisis(3)Produk Pirolisis(3)

Bila dibandingkan dengan minyak diesel dari Bila dibandingkan dengan minyak diesel dari petroleum dari banyak hal, minyak dari limbah petroleum dari banyak hal, minyak dari limbah mempunyai beberapa kemiripan. mempunyai beberapa kemiripan.

Akan tetapi, penggunaan langsung minyak dari Akan tetapi, penggunaan langsung minyak dari limbah dalam sistem pembakaran yang didesain limbah dalam sistem pembakaran yang didesain untuk minyak petroleum akan menghadapi untuk minyak petroleum akan menghadapi beberapa kendala, antara lain: beberapa kendala, antara lain: minyak dari biomassa dan sampah bersifat minyak dari biomassa dan sampah bersifat

viskos, viskos, tingkat asam tinggi, karena kehadiran asam tingkat asam tinggi, karena kehadiran asam

organik dalam minyak dan dapat segera organik dalam minyak dan dapat segera terpolimerisasi. terpolimerisasi.

memungkinkan mengandung partikel solid memungkinkan mengandung partikel solid karena proses pengangkutan dari reaktor karena proses pengangkutan dari reaktor pirolisis. pirolisis.


Gas yang dihasilkan dari proses pirolisis terhadap samGas yang dihasilkan dari proses pirolisis terhadap sampah atau biomassa didominasi oleh karbon dioksida, kapah atau biomassa didominasi oleh karbon dioksida, karbon mono oksida, hidrogen, methan, dan sebagian kerbon mono oksida, hidrogen, methan, dan sebagian kecil gas hidrokarbon lainnya. cil gas hidrokarbon lainnya.

Tingginya konsentrasi gas karbon dioksida dan karbon Tingginya konsentrasi gas karbon dioksida dan karbon mono oksida berasal dari struktur oksigen yang ada mono oksida berasal dari struktur oksigen yang ada dalam bahan aslinya, antara lain sellulosa, dalam bahan aslinya, antara lain sellulosa, hemisellulosa, dan lignin. hemisellulosa, dan lignin.

Pirolisis dari limbah ban dan campuran plastik akan Pirolisis dari limbah ban dan campuran plastik akan menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi untuk gas menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi untuk gas hidrogen, methan, dan gas hidrokarbon lainnya karena hidrogen, methan, dan gas hidrokarbon lainnya karena materi limbah mempunyai senyawa karbon dan materi limbah mempunyai senyawa karbon dan hidrogen yg tinggi dan senyawa oksigen yg lebih kecil. hidrogen yg tinggi dan senyawa oksigen yg lebih kecil.

Nilai kalor gas hasil pirolisis :Nilai kalor gas hasil pirolisis : gas pirolisis sampah 18 MJ/m3 gas pirolisis sampah 18 MJ/m3 Gas pirolisis limbah kayu 16 MJ/m3Gas pirolisis limbah kayu 16 MJ/m3


Reaktor PirolisisReaktor Pirolisis

Definisi GasifikasiDefinisi Gasifikasi Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah Gasifikasi adalah suatu teknologi proses yang mengubah

bahan padat menjadi gas. bahan padat menjadi gas. Bahan padat yang dimaksud adalah bahan bakar padat Bahan padat yang dimaksud adalah bahan bakar padat

termasuk diantaranya biomassa, batubara, dan arang. Gas yang termasuk diantaranya biomassa, batubara, dan arang. Gas yang dimaksud adalah gas-gas yang keluar dari proses gasifikasi dimaksud adalah gas-gas yang keluar dari proses gasifikasi dan umumnya berbentuk Cdan umumnya berbentuk COO, CO2, H2, dan CH4. , CO2, H2, dan CH4.

Proses gasifikasi dari limbah terjadi pada temperatur yang Proses gasifikasi dari limbah terjadi pada temperatur yang lebih tinggi dari pirolisis dan dengan penambahan oksigen lebih tinggi dari pirolisis dan dengan penambahan oksigen yang terkontrol. yang terkontrol.

Produk berupa campuran gas CO dan H2 dikenal sebagai Produk berupa campuran gas CO dan H2 dikenal sebagai syngassyngas dan bisa digunakan sebagai substitusi gas alami. dan bisa digunakan sebagai substitusi gas alami.

Reaksi dasar gasifikasi adalah:Reaksi dasar gasifikasi adalah:CnHm + 0,55n O2 CnHm + 0,55n O2 nCO + 0,5m H2 nCO + 0,5m H2

Definisi Gasifikasi(2)Definisi Gasifikasi(2)

Proses gasifikasi pada hakikatnya mengoksidasi suplai Proses gasifikasi pada hakikatnya mengoksidasi suplai hidrokarbon pada lingkungan yang terkontrol untuk hidrokarbon pada lingkungan yang terkontrol untuk memproduksi gas sintetis yang memiliki nilai komersial memproduksi gas sintetis yang memiliki nilai komersial yang signifikan. yang signifikan.

Gasifikasi Gasifikasi mrp mrp suatu alternatif yang menarik karena proses suatu alternatif yang menarik karena proses ini mencegah pembetukan dioksin dan senyawa aormatik. ini mencegah pembetukan dioksin dan senyawa aormatik. Proses gasifikasi juga menghasilkan reduksi utama pada Proses gasifikasi juga menghasilkan reduksi utama pada volume input limbah rata-rata 75%.volume input limbah rata-rata 75%.

Perbedaan Perbedaan Gasifikasi dengan pirolisis dan pembakaranGasifikasi dengan pirolisis dan pembakaran: : berdasarkan kebutuhan udara yang diperlukan selama berdasarkan kebutuhan udara yang diperlukan selama proses. proses. Jika jumlah udara : bahan bakar (AFR, air fuel ratio) Jika jumlah udara : bahan bakar (AFR, air fuel ratio) = =

0, maka proses disebut pirolisis. 0, maka proses disebut pirolisis. Jika AFR Jika AFR < < 1,5 maka proses disebut gasifikasi. 1,5 maka proses disebut gasifikasi. Jika AFR Jika AFR > > 1,5 maka disebut proses pembakaran1,5 maka disebut proses pembakaran

Definisi Gasifikasi(3)Definisi Gasifikasi(3)

Klasifikasi GasifierKlasifikasi Gasifier

Berdasarkan medium gasifikasi, reaktor gasifikasi Berdasarkan medium gasifikasi, reaktor gasifikasi (gasifier) dapat diklasifikasikan menjadi 2 kelompok:(gasifier) dapat diklasifikasikan menjadi 2 kelompok: Aliran udara, dimana udara sebagai medium gasifikasinyaAliran udara, dimana udara sebagai medium gasifikasinya Aliran oksigen, dimana oksigen murni sebagai medium Aliran oksigen, dimana oksigen murni sebagai medium

gasifikasinya gasifikasinya Berdasarkan metode kontak antara gas dan bahan Berdasarkan metode kontak antara gas dan bahan

bakar, gasifier dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu:bakar, gasifier dapat dibagi menjadi 4 jenis, yaitu: Entrained bedEntrained bed Fluidized bed (Bubbling atau Circulating)Fluidized bed (Bubbling atau Circulating) Spouted bedSpouted bed (metode semburan) (metode semburan) FixedFixed atau atau moving bedmoving bed

Klasifikasi Gasifier(2)Klasifikasi Gasifier(2)



BBerdasarkan arah aliran dari medium erdasarkan arah aliran dari medium gasifikasi sepanjang lapisan bahan bakar, gasifikasi sepanjang lapisan bahan bakar, ffixed ixed atau moving bed gasifier dapat dibagi menjadi atau moving bed gasifier dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu: 3 jenis, yaitu: Updraft (medium mengalir keatasUpdraft (medium mengalir keatas Downdraft (medium mengalir kebawah), dan Downdraft (medium mengalir kebawah), dan Sidedraft (bahan bakar dimasukkan dari atas dan Sidedraft (bahan bakar dimasukkan dari atas dan

gas mengalir dari samping melewatinya). gas mengalir dari samping melewatinya).


Updraft (medium Updraft (medium mengalir keatasmengalir keatas


Produk GasifikasiProduk Gasifikasi

Gasifikasi udara menghasilkan gas dengan nilai panas Gasifikasi udara menghasilkan gas dengan nilai panas yang rendah (5000–6000 kJ/kg atau 3–6 MJ/m3, yang rendah (5000–6000 kJ/kg atau 3–6 MJ/m3, LHV), yang terdiri dari sekitar 50% nitrogen dan LHV), yang terdiri dari sekitar 50% nitrogen dan dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin dan dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin dan furnace. furnace.

Oksigen yang dialirkan bebas dari pencampur seperti Oksigen yang dialirkan bebas dari pencampur seperti nitrogen akan menghasilkan LHV yang lebih tinggi nitrogen akan menghasilkan LHV yang lebih tinggi (15000 kJ/kg atau 10-12 MJ/m3). (15000 kJ/kg atau 10-12 MJ/m3). GGas alam mempunyai LHV sekitar 50000 kJ/kg atau as alam mempunyai LHV sekitar 50000 kJ/kg atau 40 MJ/m3. 40 MJ/m3.

Produk Gasifikasi(2)Produk Gasifikasi(2)

Reaktor GasifikasiReaktor Gasifikasi

Gasifikasi sistem CFB (circulating fluidized bed)

Reaktor Gasifikasi(2)Reaktor Gasifikasi(2)

Gasifikasi sistem BFB (bubbling fluidized bed)

PENGOLAHAN LIMBAH PADAT (TL4108, 2 SKS)

Documents