Kata kunci : grasifikasi bertingkat, flexi biomass, pembangkit listrik
Suyitno; Juwana, Wibawa Endra; Arifin, Zainal*)
LPPM UNS, Penelitian, DP2M, Hibah Kompetitf Penelitian Sesuai Prioritas Nasional, 2009
Tujuan dari penelitian ini adalah membangun prototipe peralatan pembangkit listrik 10 kW sistem gasifikasi bertingkat dengan flexi biomass yang dilengkapi dengan plasm tar reduction. Pada tahun pertama, penelitian akan difokuskan pada rancang bangun reaktor gasifikasi untuk membangkitkan listrik berbeban 1 kW, penelitian peralatan pencucian producer gas (PG) dari partikel dengan menggunakan sistem filter, pencucian tar dengan oksidasi dan wet scrubber (WS) dan modifikasi saluran campuran bahan bakar motor bensin.
Prototipe pembangkit listrik menggunakan bahan bakar producer gas dimana gasnya diperoleh dari gasifikasi sekam padi. Nilai kalor sekam padi sendiri adalah 15,5 MJ/kg. Selama pengujian unjuk kerja motor generator beberapa variabel yang diubah adalah laju sekam padi (5 dan 10 kg/jam), lambda (0,3 dan 0,5), dan beban listrik divariasikan dari 200, 400, 600, 800, dan 1000 W.
Dari penelitian tahun pertama ini dapat disimpulkan bahwa prototipe pembangkit listrik tenaga gasifikasi sekam padi telah dirancang bangun dan diuji. Unjuk kerja motor generator berbahan bakar PG telah diuji yang meliputi beberapa parameter, yaitu torsi, bmep, konsumsi bahan bakar spesifik, dan efisiensi motor generator. Pada beban 1000 W, torsi yang dibutuhkan adalah 2,45 – 2,8 Nm untuk semua variasi pengujian. Besarnya bmep pada motor bakar berbahan bakar producer gas adalah sekitar 187-215 kPa. Pada beban 1000 W, besarnya konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 1 cc/J dan tidak terlalu dipengaruhi oleh variasi pada proses gasifikasi. pada beban 1000 W, efisiensi tertinggi diperoleh pada saat variasi pengujian dengan kapasitas sekam 5 kg/jam dan lambda 0,3 yaitu sebesar 28,3% dan pada kapasitas sekam 10 kg/jam dengan lambda 0,3 diperoleh efisiensi sebesar 28,1%.
Dari analisis GC-MS diperoleh bahwa tar yang dihasilkan dari proses gasifikasi sekam padi utamanya terdiri dari acetic acid (29-31%), ethyl alcohol (17%, hanya di laju massa sekam 5 kg/jam dan lambda 0,3), 2-propane, 1-hidroxy (10-17%), 2-furancarboxaldehyde (8-16%), dan phenol (7-8%). Besarnya kadar tar+H2O dalam PG sebelum dilakukan pencucian adalah 7-23 g/m3 dan besarnya kadar partikel 0,34-5,17 g/m3.
Dalam penelitian ini dilakukan beberapa proses pencucian, yaitu dengan menggunakan wet scrubber (WS), filter, dan oksidasi. WS cukup efektif digunakan untuk mengurangi kadar tar+H2O dalam PG. WS paling efektif mengurangi konsentrasi tar+H2O pada variasi pengujian laju sekam 5 kg/jam dan lambda 0,5 yaitu sebesar 85%. Pada variasi yang lain, efektivitas dari WS untuk mengurangi tar+H2O adalah sekitar 50-70%. WS juga cukup efektif untuk mengurangi konsentrasi partikel yang terkandung dalam PG khususnya pada laju massa sekam 5 kg/jam. Dari penelitian ini juga diperoleh hasil bahwa kombinasi WS dan filter sangat efektif untuk mencuci partikel dalam PG. Konsentrasi partikel yang keluar dari WS+filter adalah dibawah 0,07 g/m3 untuk semua variasi pengujian. Selanjutnya, teknik oksidasi dapat digunakan untuk menurunkan kandungan tar+H2O khususnya pada laju sekam 10 kg/jam. Selain dapat menurunkan tar+H2O, oksidasi juga mampu menurunkan kadar partikel dalam PG. Sedangkan dari sisi ekonomis, biaya operasional dari pembangkit listrik tenaga PG utamanya berasal dari kebutuhan sekam. Biaya operasional akan meningkat jika memperhitungkan kebutuhan air untuk WS dan penggantian filter secara berkala.
Beberapa rekomendasi dari hasil penelitian ini adalah untuk skala di bawah 1 kW, prototipe ini cukup layak untuk dibuat pilot plant-nya. Untuk kapasitas daya yang lebih besar masih diperlukan beberapa penelitian lanjutan khususnya dalam hal fleksibilitas jenis biomasa, modifikasi mesin, pencucian dengan plasma, dan kontrol proses gasifikasi.