Seminarpro hand book

Embed Size (px)

Text of Seminarpro hand book

  • 1. VARIASI KONSENTRASI NaOH SEBAGAI PENYERAP CO2 PADA BIOGAS JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JEMBER SEMINAR PROPOSAL

2. Latar Belakang Bioenergi yang terus dikembangkan salah satunya adalah biogas. Biogas merupakan sumber energi terbarukan yang dihasilkan secara anaerobic digestion atau fermentasi anaerob dari bahan organik seperti sampah, sisa-sisa makanan, kotoran ternak dan limbah industri makanan. Pemanfaatan limbah organik sebagai bahan baku biogas tentu akan memberikan efek ganda dalam menyediakan energi yang dapat diperbaharui ramah lingkungan dan dapat menciptakan lingkungan peternakan yang lebih bersih dan sehat (Sugiarto et al, 2013a:1) Dari kandungan biogas di atas masih terdapat banyak zat pengotor (inhibitor) dalam biogas yang mempengaruhi kualitas dari biogas, salah satunya adalah CO2 (25 45%). Karbondioksida merupakan molekul yang dapat menghambat dan menurunkan laju reaksi pembakaran, 3. Sumber daya Cadangan Biogas Produksi 23 tahun Minyak 62 tahun Gas 146 tahun - Batubara Unlimited - Biogas 4. Its our solutions The renewable energy 5. Rumusan masalah 1. Bagaimana Pengaruh konsentrasi NaOH dan waktu kontak terhadap kualitas pemurnian biogas dengan larutan NaOH? 6. Tujuan Penelitian Mengetahui perbandingan penurunan gas karbondioksida dalam proses pemurnian biogas dengan variasi konsentrasi dan lama kontak NaOH. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH terhadap cepat rambat api. 7. Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: Mahasiswa dapat mempelajari prinsip kerja dari biogas Memberikan pengetahuan tentang pemilihan konsentrasi absorben NaOH yang akan digunakan pada biogas.. Memberi tambahan kreativitas dan ide dalam pengembangan produk industri dengan pendayagunaan. Dapat memberikan gambaran bagi Civitas Akademik jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember yang berkeinginan untuk mengembangkan lebih jauh tekhnologi biogas. Memberikan dampak positif kepada masyarakat sehingga mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil dan memberdayakan energi biogas sebagai energi alternatife yang ramah lingkungan dan ekonomis. 8. Batasan Masalah Struktur dan reaksi kimia pembakaran dari bahan bakar tidak termasuk dalam pembahasan. Kondisi suhu dan kelembapan ruangan dianggap tetap dan pengaruh angin diabaikan. 9. BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Biogas anaerobic process Methanobacterium sp. renewable fuel - Gas yang dihasilkan adalah gas metana (CH4), gas karbon dioksida (CO2), gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan gas hidrogen sulfida (H2S) (Sugiarto et al, 2013:3). Biogas pembangkit listrik dan sumber panas. -Satu meter kubik (1 m) metana memiliki kandungan energi sebesar 10 kWh. Biogas secara khusus (60% metana) terletak pada kisaran 6 kWh, jadi kandungan energi rata- rata satu meter kubik biogas setara dengan 0,6 liter bahan bakar minyak (BBM). 10. Pemanfaatan biogas 11. Komposisi Biogas No Komponen Satuan Konsentrasi (a) (b) (c) (d) (e) 1 Metana (CH4) % 50-75 40-70 50-75 55-65 55-75 2 Karbon dioksida (CO2) % 25-45 30-60 25-40 35-45 25-45 3 Uap air (H2O) % 2(20C) 7(40C) 4 Oksigen (O2) ppm < 2 - < 2 - 0,1- 0,5 5 Nitrogen (N2) % < 2 - < 2 0-3 0-0,3 6 Ammonia (NH3) % < 1 7 Hidrogen (H2) % < 1 0-1 < 1 0-1 1-5 8 Hidrogen sulfida (H2S) ppm < 1 0-3 < 2 0-1 0-3 Sumber: (a) Al Seadi et al. (2008); (b) Muryanto et al. (2006); (c) Hambali et al. (2007); (d) Arifin et al. (2008); (e) www.wikipedia.com/biogas. (2013) 12. Kesetaraan Aplikasi 1 m3 Biogas setara dengan 1 m3 biogas Elpiji 0,56 kg Minyak tanah 0,62 liter Minyak solar 0,52 liter Kayu bakar 3,50 kg 13. Digester a. Tipe fixed domed plant Terdiri dari digester yang memliki penampung gas dibagian atas digester. Ketika gas mulai timbul, gas tersebut menekan lumpur sisa fermentasi (slurry) ke bak slurry. Jika pasokan kotoran ternak terus menerus, gas yang timbul akan terus menekan slurry hingga meluap keluar dari bak slurry. Gas yang timbul digunakan/dikeluarkan lewat pipa gas yang diberi katup/kran, lihat Gambar 2.2a. b. Tipe floating drum plant Terdiri dari satu digester dan penampung gas yang bisa bergerak. Penampung gas ini akan bergerak ke atas ketika gas bertambah dan turun lagi ketika gas berkurang, seiring dengan penggunaan dan produksi gasnya, lihat Gambar 2.2b. c. Tipe baloon plant Konstruksi sederhana, terbuat dari plastik yang pada ujung- ujungnya dipasang pipa masuk untuk kotoran ternak dan pipa keluar peluapan slurry. Sedangkan pada bagian atas dipasang pipa keluar gas, lihat Gambar 2.2d. 14. Proses anaerobic digestion 15. Hidrolisis adalah langkah pertama AD, dimana bahan organik kompleks (polimer) didekomposisi menjadi unit yang lebih kecil (monomer dan oligomer). Selama hidrolisis, polimer seperti karbohidrat, lipid, asam nukleat dan protein diubah menjadi glukosa, gliserol, purin dan pyridines. Selama acidogenesis, produk hidrolisis yang dikonversi oleh bakteri acidogenic (fermentasi) ke substrat metanogen. Gula sederhana, asam amino dan asam lemak terdegradasi menjadi asetat, karbon dioksida dan hidrogen (70%) serta menjadi asam lemak volatil (VFA) dan alkohol (30%). Produk dari acidogenesis yang tidak dapat langsung diubah menjadi metana oleh bakteri metanogen diubah menjadi substrat metanogen selama asetogenesis Produksi metana dan karbon dioksida yang dilakukan oleh bakteri metanogen 70% dari metana yang terbentuk berasal dari asetat, sedangkan sisanya 30% dihasilkan dari konversi hidrogen (H) dan karbon dioksida (CO2) 16. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Produksi Biogas Temperatur pH Nutrisi Ion kuat dan Salinitas Kandungan Racun dan Hambatan Faktor Konsentrasi Padatan 17. Temperatur Gabungan bakteri anaerob bekerja dibawah tiga kelompok temperatur utama. Temperatur kriofilik yakni kurang dari 20oC, mesofilik berlangsung pada temperatur 20- 45oC (optimum pada 30-45oC) dan termofilik terjadi pada temperatur 40-80oC (optimum pada 55-75oC). Kondisi optimum merupakan kondisi dimana laju pertumbuhan mencapai maksimum sehingga laju penguaraian senyawa organik juga akan mencapai maksimum PH: Pada dekomposisi anaerob faktor pH sangat berperan, karena pada rentang pH yang tidak sesuai mikorba tidak dapat tumbuh dengan maksimum dan bahkan dapat menyebabkan kematian yang pada akhirnya dapat menghambat perolehan gas metana. Derajat keasaman yang optimum bagi kehidupan mikroorganisme adalah 6,8-7,8 NUTRISI: Mikroorganisme membutuhkan beberapa vitamin essensial dan asam amino. 18. NaOH Natrium hidroksida (NaOH) juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida merupakan jenis basa logam kaustik. Natrium hidroksida terbentuk dari oksida basa natrium oksida yang dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran, dan larutan jenuh 50%. NaOH bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. NaOH juga sangat larut dalam air dan akan melepaskan kalor ketika dilarutkan dalam air. Larutan NaOH meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas (Anonymous, 2012) 19. Pemurnian Biogas Menggunakan NaOH Pemisahan kandungan CO2 dalam biogas dapat dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH karena pada Penggunaan absorbsi kimia dalam fase cair sering digunakan untuk mengeluarkan zat pelarut secara lebih sempurna dalam campuran gasnya. Pada absorbsi CO2 dengan larutan NaOH terjadi reaksi : Pemisahan kandungan CO2 dalam biogas dilakukan dengan mengalirkan biogas ke dalam purifier yang di dalamnya terdapat larutan NaOH. NaOH tersebut akan mengabsorbsi gas CO2 yang melewati alat pemurnian. 20. Proses Pembakaran Secara umum, pembakaran dapat didefinisikan sebagai proses atau reaksi oksidasi yang sangat cepat antara bahan bakar (fuel) dan oksidator dengan menimbulkan panas atau nyala dan panas. Jika oksigen yang dibutuhkan untuk proses pembakaran diperoleh dari udara, dimana udara terdiri dari 21% oksigen dan 78% nitrogen, maka reaksi stoikiometri pembakaran hidrokarbon murni CmHn dapat ditulis dengan persamaan: 21. Pembakaran Metana Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi. Sebagai komponen utama gas alam, metana adalah sumber bahan bakar utama. Pembakaran satu molekul metana dengan oksigen akan melepaskan satu molekul CO2 (karbondioksida) dan dua molekul H2O (air): CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 22. Karakteristik Nyala Api Api premix dan api difusi Api laminar dan api turbulent Api merah Api biru Api putih Api hitam 23. Premixed flame adalah api yang dihasilkan ketika bahan bakar bercampur dengan oksigen yang telah tercampur sempurna sebelum pemberian sumber api. Diffusion Flame adalah api yang dihasilkan ketika bahan bakar dan oksigen bercampur dan penyalaan dilakukan secara bersamaan. Api laminer :Visualisasi api yang terlihat pada api tipe ini berbentuk secara laminar atau teratur. Api jenis ini memiliki bentuk mengikuti streamline aliran tanpa membentuk turbulensi atau gerakan tidak beraturan. Api turbulen: menunjukan pola aliran nyala api yang tidak beraturan atau acak yang member indikasi aliran yang bergerak sangat aktif. Api berwarna merah / kuning ini biasanya bersuhu dibawah 1000 derajat celcius. Api berwarna biru merupakan api yang mungkin sering kita jumpai di dapur. Biasanya api ini sering kita lihat di kompor gas. Rata-rata suhu api yang berwarna biru kurang dari 2000 derajat celcius. Nyala api Ini merupakan api paling panas yang ada di bumi. Warna putihnya itu dikarenakan suhunya melebihi 2000 derajat celcius Nyala api yang paling panas itu berwana Hitam, dan api hitam murni yang sesungguhnya sangat jarang ditemukan di bumi. 24. Hipotesa Dari permasalahan di atas dapat diambil hipotesa sebagai berikut: Ukur