Analisis Energi Proses Pirolisis Limbah Kelapa Sawit

Abstract

Cangkang dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan sumber bioenergi yang potensial karena mengandung lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa dan lignin) sehingga dapat dikonversi menjadi cairan, arang atau gas mampu bakar melalui proses pirolisis. Pirolisis adalah penguraian kandungan kimia biomassa dengan pemanfaatan panas tanpa adanya campuran oksigen pada suhu sekitar 200 °C - 600 °C. Pirolisis lignoselulosa biomassa terdiri dari empat tahapan yaitu pelepasan uap air, dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa dan dekomposisi lignin. Suhu pengoperasian pada proses pirolisis akan mempengaruhi komposisi cairan, arang dan gas serta karakteristik hasil pirolisis tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengklarifikasi karakteristik arang, cairan dan gas hasil pirolisis cangkang kelapa sawit dan TKKS serta faktor-faktor yang mempengaruhinya serta menganalisis keseimbangan energi proses pirolisis limbah kelapa sawit pada beberapa tingkat suhu pirolisis. Penelitian dilakukan dengan menggunakan reaktor pirolisis skala lab, yang didesain khusus agar suhunya dapat dikendalikan. Suhu pirolisis dikendalikan pada level 300 °C, 400 °C, 500 °C dan 600 °C, kemudian hasil pirolisis diukur dan dianalisa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pirolisis cangkang menghasilkan fraksi massa arang, cairan dan gas dalam rentang 34.99-63.78%, 22.76-43.28% dan 13.47-21.73%. Sedangkan pirolisis TKKS menghasilkan fraksi massa arang, cairan dan gas dalam rentang 30.66-64.76%, 16.25-29.16% dan 18.98-44.49% secara berturut-turut. Peningkatan suhu menghasilkan peningkatan nilai kalor arang hasil pirolisis cangkang dan TKKS dengan rentang antara 25.64 – 29.60 kJ/g dan 24.50 – 27.86 kJ/g. Peningkatan suhu menurunkan nilai kalor cairan hasil pirolisis cangkang kelapa sawit namun meningkatkan nilai kalor cairan hasil pirolisis tandan kosong kelapa sawit dengan rentang 33.90 – 37.84 kJ/g dan 30.94 – 40.86 kJ/g. Sementara itu peningkatan suhu pirolisis cangkang menyebabkan peningkatan konsentrasi gas CO dengan rentang 2.86% - 18.42% sementara konsentrasi gas CH4 mengalami peningkatan sampai suhu 400 °C lalu menurun kembali pada suhu yang lebih tinggi. Peningkatan suhu pirolisis TKKS meningkatkan konsentrasi gas CO dan CH4 pada rentang 3,81% - 15,74% dan 0,29% - 0,76%. Rasio energi proses pirolisis, yang merupakan kombinasi antara energi yang terkandung dalam produk pirolisis dengan energi input, menurun seiring dengan peningkatan suhu karena penggunaan listrik yang semakin tinggi dengan rentang antara 0.54 – 0.67 untuk pirolisis cangkang dan 0.30 – 0.66 untuk tandan kosong kelapa sawit.