TESIS fileAkhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota Terseleksi “ ... penelitian dan penyusunan laporan ini tidak akan berhasil

PENGARUH VARIASI LAJU PEMANASAN DAN TEMPERATUR

AKHIR TERHADAP KINETIKA GLOBAL TAR DALAM

PIROLISIS SAMPAH KOTA TERSELEKSI

TESIS

Disusun untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai derajat Magister

Program Studi Ilmu Lingkungan

Oleh

Anggreini Beta Citra Dewi

A.131408015

PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER ILMU LINGKUNGAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii


commit to user

iii


commit to user

iv

PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN

PUBLIKASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :

1. Tesis yang berjudul : “Pengaruh Variasi Laju Pemanasan Dan Temperatur

Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota Terseleksi “

ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah yang pernah

diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat

karya atau pendapata yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali

yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik dalam naskah

karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata di dalam naskan tesis ini dapat

dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima sangsi, baik

Tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta diproses sesuai dengan peraturan

perundang-undangan yang berlaku.

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus

menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya.

Apabila saya melakukan peanggaran dari ketentuan publikasi, maka saya bersedia

mendapatka sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta, ...... Juni 2016

Mahasiswa.

Anggreini Beta Citra Dewi

A131408015


commit to user

v

Biodata

a. Nama : Anggreini Beta Citra Dewi, S.ST

b. Tempat, tanggal lahir : Padang Jaya, 2 Desember 1991

c. Alamat Rumah : Jl. Parang Kusumo,Sondakan, Laweyan, Solo

Tel. : 0852 2699 0024

Fax. : -

e-mail : [email protected]

d. Riwayat pendidikan di Perguruan Tinggi :

No. Institusi Bidang Ilmu Tahun Gelar

1. FK UNS Surakarta Keselamatan dan 2013 S.ST

Kesehatan Kerja

e. Daftar Karya Ilmiah :

No. Judul Penerbit/Forum Ilmiah Tahun

1. Pengaruh Kebiasaan Sarapan UNS 2013

Terhadap Produktivitas Kerja

Surakarta, Juni 2016

Anggreini Beta Citra Dewi, S.ST


commit to user

mailto:[email protected]

vi

Kata Pengantar

Assalamu’alaikumWr. Wb

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah, rahmat,

karunia, kesehatan dan kemudahan dalam pelaksanaan penyusunan Tesis sehingga

penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tesis dengan judul “Pengaruh Variasi Laju

Pemanasan Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis

Sampah Kota Terseleksi”.

Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan di

Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan ini tidak akan berhasil

tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik bersifat material maupun spiritual. Untuk itu,

penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd selaku Direktur Program

Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Ibu Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si, selaku Ketua Program Studi Ilmu

Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T selaku pembimbing I yang telah

memberikan ilmu dan bimbingan dalam penyusunan laporan ini.

4. Bapak Dr. M. Masykuri, M.Si. selaku pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan dalam penyusunan laporan ini.

5. Bapak Dr. Pranoto, M.Sc selaku Penguji yang telah memberikan bimbingan dan

saran dalam penyusunan laporan ini.

6. Seluruh Staff Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta dan

Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah

membantu dalam penyusunan Tesis ini.

7. Kepala Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

8. Bapak dan Ibuku Drs. Idris dan Dra. Wiwik Riyani, adik-adikku Bima Candra

Digda, S.Pd, dan Cahya Dianutama serta keluarga besar yang telah memberikan


commit to user

vii

doa, semangat, motivasi baik moril maupun materiil sehingga laporan ini

terselesaikan.

9. Adik-adik Teknik Mesin Riski, Zuhdy, Shaleh dan Murnanda yang telah membantu

dalam pelaksanaan pengambilan data di laboratorium.

10. Semua teman-teman Ilmu Lingkungan angkatan 2014 yang selalu memberikan

semangat, do’a dan motivasi sehingga penelitian ini terselesaikan.

11. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tesis ini masih banyak

kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun. Penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat, baik bagi

penulis maupun mahasiswa yang membutuhkan.

Surakarta, Juni 2016

Penulis

Anggreini Beta Citra D

NIM. A131408015


commit to user

viii

Anggreini Beta Citra Dewi. A131408015. 2016 . Pengaruh Variasi Laju Pemanasan

Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota

Terseleksi. Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. Dr. M. Masykuri, M.Si.

Program Studi S2 Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

ABSTRAK

Kota Surakarta ditetapkan sebagai pusat kegiatan nasional dan kawasan

andalan provinsi Jawa Tengah bagian selatan. Dampak langsung yang dirasakan dari

kondisi tersebut yaitu adanya berbagai aktifitas sosial maupun ekonomi yang

menyebabkan timbulan sampah mencapai 265 ton perhari. Penumpukan Sampah

tersebut menyebabkan daya tampung TPS semakin menurun. Pengolahan sampah di

kota Surakarta sampai saat ini masih terbatas pada pengolahan sampah secara

konvensional. Alternatif pengolahan sampah kota yang yang layak dipertimbangkan

teknologi pirolisis. Beberapa keuntungan proses pirolisis yang menjadikannya sebagai

salah satu alternatif pengolahan biomassa yang cukup prospektif antara lain, mitigasi

perubahan iklim, manajemen pengolahan sampah, perbaikan struktur tanah dan

memiliki kandungan energi yang tinggi

Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh laju pemanasan dan

temperatur akhir terhadap kualitas tar serta kinetika global dalam pirolisis sampah kota

terseleksi. Dengan cara pengukuran rendemen tar, nilai kalor dan energi aktivasi.

Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kegunaan tar sebagai bahan bakar

alternative dimasa depan. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah

sampah kota terseleksi yang terdiri dari styrofoam, daun pisang, bambu, dan

pembungkus makanan ringan, jenis sampah yang digunakan adalah sampah yang belum

terolah secara maksimal di TPA Putri Cempo Surakarta. Variasi kompisisi sampah yang

digunakan 50 % sampah organik : 50 % sampah anorganik dan 70 % sampah organik :

30 % sampah anorganik. Variasi temperatur akhir yang diteliti adalah 550 oC, 650

oC

dan 750 oC. Untuk variasi laju pemanasan dengan variasi 15

oC/menit, 25

oC/menit, 35

oC/menit dan 45

oC/menit.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju pemanasan dan temperatur akhir

tidak mempengaruhi jumlah rendemen tar tetapi berpengaruh terhadap nilai kalor.

Semakin tinggi laju pemanasan semakin rendah nilai kalor dan semakin tinggi

temperatur akhir maka nilai kalor tar semakin meningkat. Hasil penelitian mengenai

metode kinetika global didapatkan energi aktivasi tar sampah kota 50% organik 34,21

kJ/mol, sedangkan untuk tar hasil pirolisis sampah kota 70 % organik adalah 2,83

kJ/mol. Semakin rendah energi aktivasi (Ea), maka semakin mudah pula bereaksi

(terbakar).

Keyword : Pirolisis, Tar, Sampah Kota Terseleksi.


commit to user

ix

Anggreini Beta Citra Dewi. A131408015. 2016. Effect Of Heating Rate Variation

And Final Temperatures in Kinetics Global Of Pyrolysis Municipal Solid Waste.

Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. Dr. M. Masykuri, M.Sc. S2 Studies

Program in Environmental Sciences University Graduate Program March Surakarta.

ABSTRACT

Surakarta city designated as a center of national and regional mainstay southern

part of Central Java province. The direct impact is felt on the condition that their social

and economic activities that cause waste generation reached 265 tons per day. The

waste buildup causes the TPS capacity decreases. Waste management in the Surakarta

city is still confined to conventional waste management. Municipal waste treatment

alternatives are worth considering pyrolysis technology. Some of the advantages of

pyrolysis processes that make it as one of the alternative processing of biomass that is

prospective, among others, mitigating climate change, waste management, improved

soil structure and have a high energy content

This study aims to determine the effect of heating rate and the final temperature

of the quality of the tar and global kinetics in selected municipal waste pyrolysis. By

way of measuring tar yields, calorific value and the activation energy. This

measurement aims to determine the usefulness of tar as an alternative fuel for the future.

Raw materials used in this study were selected municipal solid waste consisting of

styrofoam, banana leaves, bamboo, and light food wrappers, used various types of waste

is waste that has not treated optimally in landfill Putri Cempo Surakarta. Variations in

the composition trash used 50% of organic waste: 50% inorganic and 70% organic

waste: 30% inorganic. Final temperature variations examined are 550 oC, 650

oC and

750 oC. For heating rate variation with the variation of 15 °C/min, 25 °C/min, 35 °C/

min and 45 °C/min.

The results showed that the rate of heating and the final temperature does not

affect the yield of tar but the effect on the calorific value. The higher of heating rate the

calorific value decreases and the higher final temperature of the tar calorific value

increases. Results of research on methods of global kinetics of activation energy

obtained tar organic municipal waste 50% 34.21 kJ/mol, while for tar pyrolysis results

70% organic municipal waste is 2.83 kJ/mol. The lower the activation energy (Ea), the

easier will be reacted (burned).

Keyword : Pyrolysis, Tar, Municipal Solid Waste Selected.


commit to user

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING ....................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI ................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS DAN PUBLIKASI ....................................... iv

BIODATA ................................................................................................................ v

KATA PENGANTAR .............................................................................................. vi

ABSTRAK ............................................................................................................... viii

ABSTRACT ............................................................................................................. ix

DAFTAR ISI ............................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xiv

BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1

B. Rumusan Masalah .............................................................................. 5

C. Tujuan Penelitian ............................................................................... 5

D. Manfaat Penelitian ............................................................................. 5

BAB II. LANDASAN TEORI ............................................................................... 7

A. Sampah ............................................................................................. 7

B. Pirolisis .............................................................................................. 14

C. Bio-oil ............................................................................................... 22

D. Kinetika Global ................................................................................. 24

E. Kerangka Pemikiran........................................................................... 32

F. Hipotesis ............................................................................................ 32

BAB III. METODE PENELITIAN .......................................................................... 33

A. Tempat Penelitian .............................................................................. 33

B. Waktu Penelitian ................................................................................ 33

C. Tatalaksana Penelitian ....................................................................... 33

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................................... 40

A. Produk Hasil Pirolisis ........................................................................ 40


commit to user

xi

B. Rendemen Tar .................................................................................... 42

C. Nilai Kalor Tar ................................................................................... 50

D. Analisis Thermogravimetry .............................................................. 57

E. Kinetika Global ................................................................................. 61

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 65

A. Kesimpulan ........................................................................................ 65

B. Saran .................................................................................................. 65

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 66

LAMPIRAN ............................................................................................................. 74


commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Komposisi Sampah Menurut Materi .................................................................. 3

2. Reaksi Kimia Peruraian Selulosa ....................................................................... 18

3. Pengaruh Laju Pemanasan, Temperatur dan Waktu Tinggal Terhadap

Produkakhir Pirolisis ........................................................................................... 19

4. Parameter Operasi Khas dan Produk Proses Pirolisis ......................................... 19

5. Proses Pirolisis dengan Temperatur Berbeda .......................................................... 22

6. Property Of Pirolisis Oil .................................................................................... 24

7. Hasil Uji Proximate Dan Ultimate Biomassa ..................................................... 31

8. Kelebihan Dan Kekurangan Fixed Bed Piroliser ............................................... 34

9. Sampel Penelitian ............................................................................................... 37

10. Definisi Operasional Variabel ............................................................................ 38

11. Hasil Perhitungan Rendemen Tar ....................................................................... 42

12. Komposisi Gas Pirolisis ..................................................................................... 47

13. Nilai Kalor Bahan Pirolisis ................................................................................. 50

14. Nilai Kalor Tar Sampah Kota Terseleksi ........................................................... 51

15. Nilai Kalor Rata-Rata Beberapa Jenis Bahan Bakar .......................................... 56

16. Hasil Analisis TG/DTA ...................................................................................... 61

17. Energi Aktivasi Tar Hasil Proses Pirolsis Sampah Kota .................................... 62


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Representasi Dari Jalur Reaksi Untuk Pirolisis Kayu ........................................ 15

2. Produk Biomasa .................................................................................................. 16

3. (A) Mekanisme Pirolisis Satu Komponen ........................................................... 19

3. (B) Mekanisme Pirolisis Multi Komponen ......................................................... 19

4. Struktur Kimia Bio-Oil ....................................................................................... 23

5. Kurva Normal Thermogravimetri ........................................................................ 29

6. Grafik Karakteristik Pirolisis .............................................................................. 29

7. Kurva Thermogravimetri Kalsit .......................................................................... 30

8. Kurva TG/DTG Biomassa Dengan Heating Rate 10 K/Menit .......................... 31

8. Kerangka Berfikir ............................................................................................... 32

9. Skema Peralatan Uji Pirolisis Model Fixed Bed ............................................... 34

10. Desain Penelitian ................................................................................................ 35

11. Produk Hasil Pirolisis Sampah Kota 50% Organik ............................................ 40

12. Produk Hasil Pirolisis Sampah Kota 70% Organik ............................................ 40

13. Rendemen Tar Pirolisis Sampah Kota 50 % Organik ........................................ 42

14. Rendemen Tar Pirolisis Sampah Kota 70 % Organik ....................................... 45

15. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 50% Organik Akibat Variasi

Laju Pemansan .................................................................................................... 51

16. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 70% Organik

Akibat Variasi Laju Pemansan .......................................................................... 51

17. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 50% Organik Akibat

Variasi Temperatur Akhir ................................................................................... 53

18. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 70% Organik Akibat

Variasi Temperatur Akhir ................................................................................... 53

19. Perbandingan Nilai Kalor Tar hasil Pirolisis terhadap Nilai Kalor

Bahan Sebelum di Pirolisis ................................................................................ 55

20. Grafik TG-DTA 50% Organik ........................................................................... 58

21. Grafik TG-DTA 70% Organik ........................................................................... 67

22. Grafik Logaritma Alami Penurunan Fraksi Tar 50% Organik ........................... 67

23. Grafik Logaritma Alami Penurunan Fraksi Tar 70% Organik .......................... 67


commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Jadwal Penelitian ................................................................................................ 74

2. Pengumpulan Sampel ........................................................................................ 75

3. Penghalusan Bahan Baku Dengan Ukuran 20 Mesh ........................................... 76

4. Pencampuran Bahan Baku ................................................................................... 77

5. Proses Pirolisis ........................................................................................................... 78

6. Hasil Pirolisis ...................................................................................................... 79

7. Grafik Laju Pemansan Dan Temperatur Akhir Pirolisis ................................... 80

8. Rendemen Char Dan Tar .................................................................................... 83

9. Data Uji Nilai Kalor ........................................................................................... 84

10. Hasil Uji TG/DTA Tar 50% Organik .................................................................. 85

11. Hasil Uji TG/DTA Tar 70% Organik ................................................................. 86

12. Tabel Energi Reaksi Tar ...................................................................................... 87


commit to user

TESIS fileAkhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota Terseleksi “ ... penelitian dan penyusunan laporan ini tidak akan berhasil

Documents