laporan tugas akhir pembuatan absorber untuk mengurangi ...

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

commit to user

i

LAPORAN TUGAS AKHIR

PEMBUATAN ABSORBER UNTUK MENGURANGI

KANDUNGAN CO2 DALAM BIOGAS

Disusun Oleh:

ALAN DARMA SAPUTRA I 8308070

ARFIAN PERDANA PMD I 8308073

FEFI AMBARWATI I 8308086

SIWI PAMUNGKAS I 8308110

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user

ii


commit to user

iii


commit to user

iv


commit to user

v


commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sehingga kami

dapat menyelesaikan Tugas Akhir sampai dengan selesainya penyusunan Laporan

Tugas Akhir ini.

Penulisan Laporan Tugas Akhir ini tidak akan berjalan lancar tanpa dukungan

dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu kami ingin menyampaikan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Bregas S.T. Sembodo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi

Diploma III Jurusan Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Bapak Ir. Arif Jumari, MSc. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang

senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan

Laporan Tugas Akhir ini.

3. Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan dan dorongan.

4. Teman-teman yang telah membantu dalam penyusunan Laporan Tugas

Akhir.

5. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu.

Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh

karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak untuk

menyempurnakan laporan ini.

Akhirnya kami selaku penyusun mohon maaf kepada semua pihak apabila

dalam kami melakukan Tugas Akhir dan dalam penyusunan laporan ini terdapat

kesalahan. Kami berharap lapoan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Surakarta, Januari 2012

Penyusun


commit to user

vii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ............................................................................................... i

Halaman Pengesahan ..................................................................................... ii

Kata Pengantar .............................................................................................. iii

Daftar Isi ....................................................................................................... vii

Daftar Tabel.................................................................................................... viii

Daftar Gambar ............................................................................................... ix

Intisari ............................................................................................................ xi

BAB I PENDAHULUAN

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

B. Peumusan Masalah.......................................................................... 2

C. Tujuan............................................................................................. 2

D. Manfaat........................................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka............................................................................. 4

B. Kerangka Pemikiran........................................................................ 10

BAB III METODOLOGI

A. Alat dan Bahan................................................................................ 12

B. Lokasi Pembuatan Alat................................................................... 12

C. Spesifikasi Alat............................................................................... 13

D. Langkah Kerja................................................................................. 13

E. Gambar Desain Absorber................................................................ 15

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Desain Absorber Biogas................................................................. 17

B. Spesifikasi Alat.............................................................................. 19

C. Pengoperasian Absorber................................................................. 21

D. Pengujian Absorber........................................................................ 22


commit to user

viii

E. Perawatan Absorber....................................................................... 25

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan.................................................................................... 26

B. Saran.............................................................................................. 26

Daftar Pustaka

Lampiran


commit to user

ix

DAFTAR TABEL

Tabel I.1 Nilai Kalor Berbagai Jenis Bahan Bakar........................................ 2

Table II.1 Komposisi Biogas ...... 5

Tabel IV.1 Kandungan CO2 dalam biogas keluar absorber dengan absorben

larutan Ca(OH)2 0,5M sebagai fungsi waktu operasi (kandungan

CO2 keluar dari digester = 38.4% volume).................................... 23


larutan Ca(OH)2 1 M sebagai fungsi waktu operasi (kandungan

CO2 keluar dari digester = 38.4% volume)................................... 24



CO2 keluar dari digester = 38.4% volume) ............. 24


commit to user

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1 Desain Absorber ................................................................ 16

Gambar III.2 Absorber tampak atas............................................................... 17

Gambar III.3 Absorber tampak bawah ....................................................... 17

Gambar III.4 Packing.................................................................................... 17

Gambar IV.1 Rangkaian Instalasi Biogas...................................................... 18

Gambar IV.2 Rangkaian Absorber................................................................ 19

Gambar IV.3 Menara Absorber..................................................................... 21

Gambar IV.3 Grafik Hubungan antara Waktu Operasi (jam) dengan

Konsentrasi 2M Vs Kadar CO2 25


commit to user

xi

INTISARI ALAN DARMA SAPUTRA, ARFIAN PERDANA PMD, FEFI AMBARWATI, SIWI PAMUNGKAS, 201 PEMBUATAN ABSORBER UNTUK MENGURANGI KANDUNGAN CO2 DALAM BIOGAS STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA, FAKULTAS TEKNIK, UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA.

Seperti diketahui, bahwa pada saat ini sumber energi dan bahan bakar minyak di Indonesia semakin berkurang. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sumber energi alternatif yang murah dan ramah lingkungan. Salah satu energi alternatif yang digunakan adalah biogas. Biogas dapat dihasilkan dari limbah organik seperti sampah, sisa-sisa makanan, kotoran hewan dan limbah industri makanan. Biogas mengandung CO2 yang merupakan salah satu kendala dalam penggunaannya. Salah satu alat yang digunakan untuk mengurangi kandungan CO2 dalam biogas adalah absorber.

Tujuan dari Tugas Akhir yang dilakukan adalah merancang dan membuat absorber untuk mengurangi kandungan CO2 dalam biogas. Alat ini dibuat dengan sistem semi batch yaitu larutan Ca(OH)2 sebagai absorben yang dibuat diam didalam absorber. Selanjutnya biogas akan dialirkan kedalam absorber dan akan kontak dengan larutan Ca(OH)2. Sistem semi batch ini dibuat agar penggunaan absorber menjadi lebih sederhana dan praktis karena tidak menggunakan alat pendukung lain dalam pengoprasiannya.

Absorber didesain dengan waktu operasi selama 1,18 jam dan laju alir umpan biogas sebesar 5,56 liter/menit untuk menurunkan kadar CO2 dalam biogas dari 50% volume menjadi 15% volume. Sehingga diperoleh dimensi absorber dengan panjang 45 cm dan diameter 12 cm. Absorber juga dilengkapi packing berupa pipa paralon yang dipotong dengan panjang 2 cm dan disusun sampai memenuhi absorber.

Dari uji yang telah dilakukan, absorber dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan yaitu terbukti dengan berkurangnya kandungan CO2 dalam biogas setelah keluar dari absorber. Pada pengujian dapat dilihat bahwa konsentrasi larutan Ca(OH)2 yang dipakai untuk proses absorbsi gas CO2 pada biogas adalah 2 M. Karena larutan kapur dengan konsentrasi 2 M ini mampu menurunkan kadar CO2 dari konsentrasi awal 38,4 % volume menjadi 11,12 % volume. Tetapi dalam pengujian yang dilakukan kandungan CO2 dalam biogas setelah melewati absorber samakin lama semakin bertambah. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu pengoperasian, kemampuan larutan Ca(OH)2 dalam menyerap CO2 semakin berkurang. Terbatasnya kemampuan larutan Ca(OH)2 dalam menyerap CO2 ini dapat diatasi dengan penggantian larutan Ca(OH)2 yang baru. Penggantian larutan Ca(OH)2

2 M ini dilakukan setelah absorber beroperasi selama 1,5 jam.


commit to user

xii

ABSTRACT

Alan Darma Saputra, Arfian Perdana PMD, Fefi Ambarwati, Siwi Pamungkas, and Manufacturing of Gas Absorber

for Reducing CO2 Program, Faculty Of Engineering, Sebelas Maret University. As we know that recently the energy resources and the oil fuels in Indonesia are decreased. Because of that situations, there are some alternative energy resources are needed, particularly, those that cheap and environmental friendly, to fullfil the needs of energy for human life. One of those is biogas. Biogas can be made from organic wastes, such as garbages, food remnants, animal feces, and food industrial wastes. Though biogas is an alternative energy resource, it contains CO2, which is one of the constraints from using it. One of the devices to reduce CO2 level in biogas is called absorber. The aims of this final report project were to design and to make an absorber to reduce CO2 level in biogas. This absorber was made by using semi batch system using an Ca(OH)2 liquid as an absorben, which was inserted to the absorber. Then, the biogas would be flowed to the absorber so that it could be bound with Ca(OH)2 liquid. This batch system was made purposely to make the using of the absorber could be easier and simpler because it might not need another supporting device to operate it. The absorber was designed during operating time for 1,18 hours and the feed flow speed of the biogas was set 5,56 litres/minute to reduce CO2 level in biogas volume from 50% to 15%. Thus, the absorber dimention was obtained in 45 cm length and 12 cm diameter. In addition, the absorber was also equipped with a packing, that was, a paralon pipe cutted 2 cm length and fill inserted to the absorber. From the experiments we had done, the absorber could work well as expected, that was proven by the reduced of the CO2 level in biogas after it came over the absorber. It could be seen from the experiment result, that was, 2 M of the Ca(OH)2 liquid concentration was used to absorb the CO2 gas in biogas. Although this 2 M Ca(OH)2 liquid concentration was able in reducing CO2 level from 38,4% to 11,12%, but during the experiment the CO2 level in biogas was getting more after flowing the absorber. This was because of the long the time of period, the less the capability of Ca(OH)2 in absorbing the CO2 level. It could be modified by changing a new Ca(OH)2 liquid. This changing should be done after the absorber was operated for 1,5 hours.


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Seperti diketahui, bahwa pada saat ini sumber energi dan bahan bakar minyak

di Indonesia semakin berkurang. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sumber energi

alternatif yang murah dan ramah lingkungan. Biogas merupakan salah satu energi

alternatif yang banyak diproduksi terutama pada pengolahan limbah cair industri

makanan, peternakan, dan pertanian. Biogas dapat dihasilkan dari limbah organik

seperti sampah, sisa-sisa makanan, kotoran hewan dan limbah industri makanan.

Penduduk desa di kecamatan Sambi, kabupaten Boyolali pada umumnya

memelihara ternak yang sebagian besar berupa sapi. Sehingga, hasil kotoran dan

urine sapi tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk memproduksi

biogas. Komposisi biogas yang dihasilkan terdiri dari 50 80 % gas metana yang

memiliki kemiripan komposisi dengan Liquid Natural Gas (LNG), dimana LNG

tersebut merupakan salah satu sumber energi yang terdiri dari gas metana (CH4).

Biogas yang dihasilkan biasanya masih mengandung beberapa komponen

senyawa pengotor gas metana yang menurunkan nilai kalor dari biogas. Komponen

pengotor yang biasanya ada dalam biogas adalah karbondioksida (CO2), hidrogen

sulfide (H2S). Jika biogas dibersihkan dari senyawa pengotor secara baik maka akan

memiliki nilai kalor yang tinggi, sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar

alternatif dalam rumah tangga.

Sehubungan dengan masalah diatas, maka diperlukan usaha dalam

menurunkan komponen pengotor tersebut untuk menghasilkan kualitas biogas yang

bernilai kalor lebih tinggi. Salah satu komponen yang perlu diturunkan kadarnya

adalah gas CO2. Alternatif teknologi yang digunakan untuk menurunkan kandungan

gas CO2 dalam biogas adalah dengan menggunakan absorber. Dimana absorber ini

berfungsi untuk menyerap kandungan gas CO2 dalam biogas.


commit to user

2

Dengan berkurangnya kandungan gas CO2 tersebut maka nilai kalor biogas

akan naik. Sehingga efisiensi biogas sebagai bahan bakar akan bertambah. Berikut

ini adalah contoh perbandingan nilai kalor biogas dan beberapa bahan bakar lainnya:

Tabel I.1 Nilai Kalor Berbagai Jenis Bahan Bakar

No Jenis Bahan Bakar Nilai Kalor (kkal/kg)

1

2

3

4

5

6

7

CH4

LPG

Minyak Tanah

Arang Kayu

Batu Bara

Biogas (kadar CO2 40%)

Kayu Bakar

13.279,302

11220

8365

7075

4800

4647,76

3920

(www.energyefficiencyasia.org)

B. PERUMUSAN MASALAH

Permasalahan yang dikaji dalam tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai

berikut :

1. Bagaimana perancangan dan dimensi absorber untuk mengurangi kadar CO2

dalam biogas?

2. Bagaimana kinerja absorber dalam menurunkan kandungan CO2 dalam biogas

tersebut?

C. TUJUAN

Adapun tujuan kami menyusun tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai

berikut :

1. Merancang absorber yang dapat digunakan untuk mengurangi kandungan CO2

dalam biogas.

2. Menguji kinerja absorber.


commit to user

3

D. MANFAAT

Manfaat dari penyusunan tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Absorber yang dibuat dapat digunakan untuk menurunkan kandungan CO2 dalam

biogas.

2. Meningkatkan kualitas biogas yang dihasilkan dengan cara menurunkan

kandungan gas CO2 dalam biogas sehingga nilai kalornya menjadi lebih tinggi.


commit to user

4

BAB II

LANDASAN TEORI

A. TINJAUAN PUSTAKA

2.1.1 Biogas

2.1.1.1 Pengertian biogas

Biogas merupakan bahan bakar yang dapat diperbaharui (renewable

fuel). Biogas dihasilkan secara anaerobic digestion atau fermentasi anaerob

dari bahan organik dengan bantuan bakteri metana seperti Methanobacterium

sp. Bahan yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biogas yaitu

bahan biodegradable seperti biomassa (bahan organik bukan fosil), kotoran,

sampah padat hasil aktivitas perkotaan dan lain-lain. Akan tetapi, kebanyakan

biogas dibuat dari kotoran ternak seperti kerbau, sapi, kambing, kuda dan

lain lain. Kandungan utama biogas adalah gas metana (CH4) dengan

konsentrasi sebesar 50 80 % volume. Kandungan lain dalam biogas yaitu

gas karbon dioksida (CO2), gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2), gas karbon

monoksida (CO) dan gas hidrogen sulfida (H2S). Gas dalam biogas yang

dapat berperan sebagai bahan bakar yaitu gas metana (CH4), dan gas

hidrogen (H2) (Price dan Cheremisinoff, 1981).

2.1.1.2 Proses pembuatan biogas

Proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses

terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan bantuan bakteri

anaerob. Proses fermentasi ini terjadi di dalam digester yang nantinya akan

dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang volumenya

lebih besar dari gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan asam sulfida (H2S).

Proses fermentasi memerlukan waktu 7 sampai 10 hari untuk menghasilkan

biogas dengan suhu optimum 35 oC dan pH optimum pada range 6,4 7,9.

Bakteri pembentuk biogas yang digunakan yaitu bakteri anaerob seperti

Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina

(Price dan Cheremisinoff, 1981).


commit to user

5

2.1.1.3 Komposisi biogas

Biogas dapat dihasilkan dari limbah organik seperti sampah, sisa-sisa

makanan, kotoran ternak dan limbah industri makanan. Komposisi biogas

yang dihasilkan bervariasi tergantung dari bahan pembuat biogas, namun

rata-rata biogas dapat menghasilkan gas metana (CH4) sebesar 40 - 70 %

volume. Komposisi komponen biogas yang dihasilkan oleh kotoran ternak

dapat dilihat pada Tabel II.1.

Tabel II.1 Komposisi Biogas

No Komponen Satuan Komposisi %

1*) 2**)

1 Metana (CH4) % Vol 40-70 55-75

2 Karbon dioksida (CO2) % Vol 30-60 25-45

3 Nitrogen (N2) % Vol - 0-0,3

4 Hidrogen (H2) % Vol 0 1 1-5

5 Karbonmonoksida (CO) % Vol - -

6 Oksigen (O2) Ppm - 0,1-0,5

7 Hidrogen Sulfida (H2S) Ppm 0 3 0-3

*) Muryanto, (2006)

**) wikipedia.com

Biogas yang dihasilkan di desa Jagoan Kecamatan Sambi Kabupaten

Boyolali berasal dari kotoran sapi. Biogas ini memiliki kadar CO2 sebanyak

38,4 % volume.

2.1.1.4 Karakteristik Kandungan Biogas

a. Gas Metana (CH4)

Karakteristik umum (Perry, 1997) :

Berat molekul : 16,04 gram/mol

Densitas : 7,2 x 10-4 gram/ml (pada 1 atm dan 0 oC)

Titik didih : -161,4 oC

Titik leleh : -182,6 oC


commit to user

6

Nilai kalor CH4 : 13.279,302 Kkal/kg

b. Karbon dioksida (CO2)



Densitas : 1,98 x 10-3 gram/ml (pada 1 atm dan 0 oC)

Titik leleh : -55,6 oC (pada tekanan 5,2 atm)


c. Nitrogen (N2)



Densitas : 1,25 x 10-3 gram/ml (pada 1 atm dan 0oC)


Titik leleh : -209,86 oC

Merupakan senyawa inert (sukar bereaksi) (Fessenden, 1989)

Merupakan senyawa dwiatomik (Fessenden, 1989)

d. Hidrogen (H2)


Berat molekul : 2,016 gr/mol

Densitas : 8,97 x 10-5 gram/ml (pada 1 atm dan 0oC)

Titik leleh : -259,1 0C

Titik didih : -252,7 0C

e. Oksigen (O2)


Berat molekul : 16 gr/mol

Titik didih : -183 C


commit to user

7

Titik beku : -218,40C

Densitas : 1,43 x 10-3 gr/ml

f. Hidrogen Sulfida (H2S)



Titik didih : - 59,6 oC

Titik leleh : - 82,9 oC

2.1.1.5 Permasalahan biogas

Permasalahan yang muncul ketika biogas baru diproduksi adalah

komposisi biogas itu sendiri. Karena biogas mengandung beberapa gas lain

yang tidak menguntungkan. Sehingga menyebabkan nilai kalor biogas

menjadi berkurang. Beberapa gas dalam biogas yang tidak menguntungkan

antara lain :

1. Gas Karbon Dioksida (CO2)

Kandungan gas CO2 dalam biogas perlu dikurangi karena gas

tersebut dapat mengurangi nilai kalor pembakaran biogas. Selain itu,

kandungan gas karbon dioksida (CO2) dalam biogas cukup besar yaitu

sekitar 20 50 % sehingga nilai kalor pembakaran biogas akan berkurang

cukup besar. Nilai kalor pembakaran gas metana murni pada tekanan 1

atm dan temperatur 15,5 C yaitu 13.279,302 Kkal/kg (Fessenden, 1989).

2. Gas Hidrogen Sulfida (H2S)

Kandungan Hidrogen Sulfida (H2S) dalam biogas relatif kecil yaitu

antara 0,1 2%, namun gas ini bersifat korosif. Selain itu, gas ini

mempunyai bau yang tidak sedap, bersifat racun dan hasil pembakarannya

menghasilkan gas sulfur dioksida (SO2).


commit to user

8

II.A.2 Absorber

Absorbsi merupakan salah satu operasi pemisahan dalam industri

kimia dimana suatu campuran gas dikontakkan dengan suatu cairan penyerap

yang sesuai. Pada proses absorbsi terjadi transfer massa. Proses transfer

massa ini mengakibatkan komponen didalam gas yang diserap akan

berpindah dari fase gas ke fase cair. Cairan penyerap yang digunakan untuk

proses absorbsi harus mempunyai selektivitas pelarutan yang berbeda dari

gas yang akan dipisahkannya (Bernasconi, 1995).

Alat yang digunakan dalam proses absorbsi disebut absorber.

Absorber berfungsi untuk memisahkan satu komponen atau lebih dari

campurannya menggunakan prinsip perbedaan kelarutan. Karena perbedaan

kelarutan inilah, transfer massa absorber digunakan untuk memisahkan suatu

solute dari arus gas. Solute adalah komponen yang dipisahkan dari

campurannya sedangkan pelarut (solvent sebagai separating agent) adalah

cairan atau gas yang melarutkan solute. Kinerja absorber juga dipengaruhi

oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Tekanan.

2. Laju alir gas.

3. Konsentrasi larutan penyerap.

Absorben merupakan cairan yang dapat melarutkan bahan yang akan

diabsorbsi. Adapun persyaratan absorben antara lain :

1. Mampu melarutkan dalam jumlah yamg besar.

2. Selektif

3. Tidak korosif.

4. Mempunyai viskositas yang rendah

5. Stabil secara termis.

6. Murah dan mudah didapat

7. Pelarut tidak beracun, tidak mudah terbakar dan harus mempunyai titik

beku yang rendah (Bernasconi, 1995).


commit to user

9

Absorben yang di gunakan untuk menyerap gas CO2 pada biogas ini

adalah larutan kapur (Ca(OH)2) atau Kalsium Hidroksida. Hal ini di

karenakan larutan kapur (Ca(OH)2) dapat bereaksi dengan gas CO2. Berikut

ini adalah karakteristik dari larutan kapur (Ca(OH)2).

Sifat sifat fisika Ca(OH)2 (ScienceLab, 2008) :

Berat molekul : 74,10 gr/mol

Densitas : 2,24 gr/cm3

Titik lebur : 580oC

pH : 14

Berwarna putih.

Sifat sifat kimia Ca(OH)2 (Greenwood dkk, 1997) :

Pada suhu 512 oC dapat terurai menjadi kalsium oksida dan air.

Merupakan basa dengan kekuatan sedang.

Senyawa ini juga dapat dihasilkan dalam bentuk endapan melalui

pencampuran larutan kalsium klorida (CaCl2) dengan larutan natrium

hidroksida (NaOH).

Banyak digunakan sebagai flokulan dalam air, pengolahan limbah, serta

pengolahan tanah asam.

Larut dalam gliserol dan asam.

Tidak larut dalam alkohol.

II.A.3 Bahan Isian

Hal yang perlu di perhatikan dalam pembuatan absorber adalah

keberadaan bahan isian (packing). Bahan isian (packing) dalam absorber

berfungsi untuk memperluas bidang kontak di dalam absorber. Bahan

isian (packing) yang digunakan dalam absorber dapat terbuat dari

bermacam macam bahan. Syarat syarat suatu bahan isian yang bisa di

gunakan adalah sebagai berikut (Mc. Cabe, 1999) :

1. Tidak bereaksi dengan fluida dalam absorber

2. Kuat tetapi tidak berat


commit to user

10

3. Memberikan luas kontak yang besar

4. Murah

5. Tahan Korosi

Bahan isian yang digunakan dalam pembuatan absorber ini adalah

pipa paralon. Pipa paralon terbuat dari bahan PVC (Polimer polivinil

klorida). PVC termasuk ke dalam jenis polimer thermoplastic. Ditinjau

dari segi kestabilan, senyawa ini sangat stabil karena berbentuk padatan

keras sehingga hampir tidak berpengaruh (tidak bereaksi) terhadap

kehadiran oksidator kuat. Dari segi keamanan senyawa ini hampir tidak

berbahaya dan tidak mengganggu lingkungan karena tidak berpotensi

mencemari udara, air maupun tanah. Dan yang paling penting PVC tidak

korosif oleh senyawa lain (www.umam.web.id-PVC)

B. Kerangka Pemikiran

II.B.1 Proses Pembuatan Absorber

Biogas pada umumnya memiliki kandungan CO2 sekitar 30 - 60 %. Gas

CO2 ini akan mengurangi nilai kalor dari biogas sehingga CO2 ini perlu

dikurangi kandungannya dengan cara diserap.

Mempertimbangkan hal tersebut maka alat yang digunakan adalah

absorber dengan media penyerap berupa larutan kapur (Ca(OH)2). Dipilihnya

larutan kapur (Ca(OH)2) sebagai penyerap dikarenakan larutan kapur

(Ca(OH)2) mudah didapat. Pada absorber, larutan kapur (Ca(OH)2) dibuat

dalam keadaan diam. Biogas masuk melalui bagian bawah absorber.

Kemudian di dalam absorber terjadi kontak antara biogas dan larutan kapur

(Ca(OH)2) sehingga CO2 akan terserap. Reaksi yang terjadi adalah :

CO2(g) +Ca(OH)2(l) CaCO3 + H2O(aq)

Selanjutnya kandungan CO2 akan berkurang ketika keluar dari absorber dan

nilai kalor biogas akan naik.


commit to user

11

II.B.2 Proses Pengerjaan

Studi literatur / pustaka tentang absorber dan biogas

Menentukan desain absorber

Menentukan Bahan absorber

Menentukan packing

Membuat absorber

Menentukan absorben

Merangkai alat

Menguji kerja absorber

Membuat laporan


commit to user

12

BAB III

METODOLOGI

A. ALAT DAN BAHAN

1. Alat yang digunakan :

1. Las listrik

2. Bor besi

3. Kunci pas/ring

4. Tang

5. Kunci L

6. Palu

7. Obeng

8. Rol pipa

9. Gergaji besi

10. Alat pemotong plat

2. Bahan pembuatan absorber :

1. Plat Stainless steel

2. Lem Silikon

3. Sekrup

4. Kaca Akrilik

5. Kran

6. Pipa Stainless steel

7. Karet ban

3. Bahan percobaan :

1. CaO

2. Air Kran

B. LOKASI PEMBUATAN

Pembuatan absorber gas CO2 ini dikerjakan oleh Bengkel Pak Teguh

Wiyono yang beralamat pasar Kabangan Los 1 Laweyan Solo. Sedangkan

pengambilan sampel di lakukan di Dukuh Ringinwok RT 03/01 Desa Jagoan

Kecamatan Sambi Kab. Boyolali dan Pengujian dilakukan di Kantor Dinas

Perhubungan Kota Surakarta.


commit to user

13

C. SPESIFIKASI ALAT

1. Absorber

- Bahan : Stainless steel

- Tebal : 0,5 mm

- Diameter : 12 cm

- Kapasitas : ± 4 liter

- Panjang : 45 cm

- Diameter pipa gas keluar : 1/2 inch

- Diameter pipa gas masuk : 1/2 inch

- Panjang kaca akrilik : 21 cm

- Lebar kaca akrilik : 9 cm

- Diameter kran : 1/2 inch

D. LANGKAH KERJA

Pembuatan alat

Pembuatan Absorber

a. Memotong plat stainless steel sepanjang 45 cm.

b. Melubangi bagian tengah plat sebagai tempat untuk memasang kaca

akrilik.

c. Membuat plat stainless steel menjadi tabung dengan diameter 12 cm

dengan cara di patri.

d. Memasang kaca akrilik dengan ukuran 20 cm x 10 cm dengan cara di

sekrup dan di lem dengan menggunakan lem silicon.

Pembuatan tutup absorber bagian atas

a. Memotong plat stainless steel berbentuk lingkaran dengan diameter

17 cm.

b. Memotong pipa stainless steel ukuran 1/2 in dengan panjang 10 cm yang

di gunakan sebagai lubang keluar biogas dan dipasang pada stainless

steel berbentuk lingkaran (a) dengan cara di las.


commit to user

14

c. Memasang ulir pada stainless steel berbentuk lingkaran (a) yang

berfungsi sebagai lubang masuknya absorben (larutan Ca(OH)2) dengan

cara di las.

Pembuatan bagian bawah absorber.

a. Memasang kran dengan ukuran 1/2 in di bagian bawah absorber untuk

lubang masuknya biogas ke dalam absorber dengan cara di las.

b. Memasang kran kran ukuran 1/2 in di bagian samping bawah absorber

untuk lubang keluar absorben (larutan Ca(OH)2) dengan cara di las.

Pembuatan bahan isian (packing) absorber.

a. Memotong pipa pralon ukuran diameter 1/2 in dengan panjang 2 cm yang

digunakan sebagai bahan isian (packing) absorber.

b. Menata pipa pralon (a) ke dalam absorber sampai memenuhi absorber.

Memasang tutup bagian atas absorber

a. Melubangi absorber dan tutup bagian atas absorber sebagai lubang

tempat sekrup.

b. Memasang tutup bagian atas absorber menggunakan sekrup dengan

terlebih dulu menambahkan karet pada absorber yang bertujuan agar

absorber tidak bocor.


commit to user

15

E. GAMBAR DESAIN ABSORBER

Keterangan :

1. Pipa keluaran biogas

2. Pipa pemasukan larutan kapur (Ca(OH)2)

3. Packing (pipa paralon)

4. Kaca Akrilik

5. Kran pengeluaran larutan kapur (Ca(OH)2)

6. Pipa pemasukan biogas

Gambar III.1 Desain Absorber

45 cm 20 cm

10 cm

1

2

4

5

6

3

12 cm


commit to user

16

Gambar 3.2 Absorber tampak atas

Gambar 3.3 Absorber tampak bawah

Gambar 3.4 Packing

12 cm 17 cm

½ in

2 cm

½ in

12 cm

½ in


commit to user

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. DESAIN ABSORBER

Rangkaian instalasi biogas di Desa Jagoan Kecamatan Sambi Kabupaten

Boyolali dapat dilihat pada gambar IV.1, sedangkan rangkaian alat dapat dilihat

pada gambar IV.2.

Absorber

Gambar IV.1Rangkaian Instalasi biogas


commit to user

18

Gambar IV.2Rangkaian Absorber

Pada instalasi biogasdi Desa Jagoan Kecamatan Sambi Kabupaten Boyolali

absorber ditempatkan setelah biogas keluar dari digester. Absorber dibuat dengan

sistem semi batch agar penggunaanya lebih praktis dan sederhana. Bahan yang

dipilih untuk pembuatan absorber adalah stainless steel karena bahan ini tahan

terhadap korosi. Absorber ini didesain dengan waktu operasi selama 1,18 jam

untuk menurunkan kadar CO2 dalam biogas dari 50% volume menjadi 15%

volume. Absorber ini dibuat dengan tinggi 45 cm dan diameter 12 cm. Didalam

absorber berisi bahan isian (packing) berupa potongan pipa paralon sebagai media

kontak antara absorben dan biogas. Absorben yang digunakan adalah larutan

Ca(OH)2 karena mampu bereaksi menyerap CO2. Sedangkan pipa paralon yang

dipilih terbuat dari bahan PVC, dimana senyawa ini tidak berbahaya, tidak

mencemari lingkungan, dan yang paling penting tidak korosif. Selanjutnya pipa

paralon ini dipotong dengan panjang 2 cm dan disusun sampai memenuhi seluruh

absorber. Pada bagian bawah absorber terdapat dua buah kran yaitu kran untuk


commit to user

19

mengatur laju alir biogas ke dalam absorber, dan kran untuk mengeluarkan

larutan Ca(OH)2. Larutan Ca(OH)2 ini dikeluarkan dari dalam absorber saat

dilakukan proses pembersihan dan penggantian larutan. Dibagian atas absorber

terdapat dua pipa yaitu pipa sebagai tempat keluarnya biogas dan pipa

memasukkan larutan Ca(OH)2. Absorber dilengkapi kaca akrilik berukuran

panjang 20 cm danlebar 10 cm yang berfungsi untuk melihat kondisi cairan dan

gas didalamnya. Untuk mempermudah pemasangan absorber, dibuat kerangka

dari bahan besi dengan ukuran tinggi 80 cm, lebar 30 cm dan panjang 30 cm.

B. SPESIFIKASI ALAT

Untuk mengurangi kandungan CO2 dalam biogas digunakan absorber,

spesifikasinya dapat dilihat sebagai berikut:

1. Absorber

Bahan : stainless steel

Diameter : 12 cm

Tinggi : 45 cm

Tebal : 0,5 mm


commit to user

20

Gambar IV.3 Menara Absorber 2. Pipa keluaran biogas

Bahan : stainless steel

Panjang : 10 cm

Diameter : ½ in

Fungsi : sebagai tempat keluarnya biogas dari dalam absorber.

3. Pipa masukan larutan Ca(OH)2

Bahan : kuningan

Panjang : 3 cm

Diameter : ½ in

Fungsi : sebagai tempat untuk memasukkan larutan Ca(OH)2 ke dalam

absorber.

4. One way valve

Bahan : kuningan

Diameter : ½ in

Fungsi : sebagai alat untuk mengatur laju alir biogas yang masuk ke dalam

absorber.

5. Kran keluaran absorben

Bahan :stainless steel

Diameter : ½ in

Fungsi : sebagai alat untuk mengeluarkan larutan Ca(OH)2 dari dalam

absorber.


commit to user

21

6. Kerangka absorber

Bahan : besi

Tinggi : 80 cm

Lebar : 30 cm

Panjang : 30 cm

Fungsi : untuk mempermudah pemasangan absorber di instalasi biogas.

C. PENGOPERASIAN ABSORBER

Agar pengoperasian absorber dapat berjalan dengan baik maka perlu

dilakukan langkah langkah sebagai berikut:

1. Pengoperasian absorber

a. Menyiapkan absorber.

b. Menyiapkan absorben berupa larutan Ca(OH)2.

c. Memasang absorber kedalam rangkaian instalasi biogas.

d. Memastikan semua kran pada absorber dalam keadaan tertutup.

e. Memasukkan absorben (larutan Ca(OH)2) kedalam absorber sampai

terisi penuh ± 4 liter.

f. Membuka one way valve di bagian bawah absorber secara perlahan.

g. Memastikan biogas mengalir didalam absorber.

h. Menjaga kondisi proses agar laju alir biogas stabil.

2. Pembersihan absorber

a. Menutup one way valve di bagian bawah absorber

b. Memastikan tidak ada biogas yang mengalir didalam absorber.

c. Membuka kran keluaran absorben

d. Menyemprotakan air ke dalam absorber untuk memastikan tidak ada

larutan Ca(OH)2 yang tersisa.


commit to user

22

D. PENGUJIAN ABSORBER

Pengujian absorber dilakukan pada tanggal 13 23 Desember 2011 di

Desa Jagoan Kecamatan Sambi Kabupaten Boyolali. Pengujian sampel biogas

dilakukan di Dinas Perhubungan Kota Surakarta. Pengujian sampel biogas ini

dilakukan dengan berbagai macam konsentrasi larutan Ca(OH)2. Hasil analisa

kandungan CO2 dalam biogas tersebut dapat dilihat pada Tabel IV.1 IV.3.


larutan Ca(OH)2 0,5M sebagai fungsi waktu operasi (kandungan

CO2 keluar dari digester = 38.4% volume)

No Waktu (jam) Kandungan CO2 (% vol)

1 awal 24,32

2 0,25 24,925

3 0,5 25,223

4 1 25,83

5 1,25 26,25

6 1,5 26,612

7 2 27,336


commit to user

23





1 awal 19,07

2 0,25 20,043

3 0,5 20,775

4 1 21,984

5 2 23,087

6 3 24,567

7 4 26,54

8 5 28,25





1 Awal 11,12

2 0,25 11,999

3 0,5 12,104

4 1 13,801

5 2 14,9985

6 3 16,477

7 4 19,198

8 5 21,089


commit to user

24

Dari hasil uji kandungan CO2 di atas diketahui bahwa larutan Ca(OH)2 0,5

M dapat menurunkan kadar CO2 dari konsentrasi awal 38,4 % volume menjadi

24,514 % volume. Larutan Ca(OH)2 dengan konsentrasi 1 M mampu menurunkan

kadar CO2 dalam biogas sampai 19,249 % volume. Sedangkan larutan Ca(OH)2

dengan konsentrasi 2 M mampu menurunkan kadar CO2 dari konsentrasi awal

38,4 % volume menjadi 11,12 % volume. Larutan Ca(OH)2 dengan konsentrasi

2M inilah yang digunakan karena sesuai dengan tujuan, yaitu untuk menurunkan

kadar CO2 dalam biogas sampai 15% volume.

Dalam pengujian yang dilakukan kandungan CO2 dalam biogas setelah

melewati absorber samakin lama semakin bertambah. Hal ini disebabkan karena

semakin lama waktu pengoperasian, kemampuan larutan Ca(OH)2 dalam

menyerap CO2 semakin berkurang. Sehingga perlu dilakukan proses regenerasi

larutan Ca(OH)2. Untuk mengetahui lamanya waktu regenerasi dapat dilihat dari

grafik dibawah ini.

Dari grafik diatas diketahui bahwa untuk mencapai konsentrasi CO2 15% volume

waktu regenerasi yang dibutuhkan adalah 1,5 jam. Sedangkan dalam perhitungan,

waktu regenerasi yang dibutuhkan adalah 1,18 jam. Hal ini disebabkan karena

penurunan kadar CO2dalam perhitungan lebih besar. Sehingga kadar CO2 yang

diserap tiap jamnya menjadi lebih banyak dan menyebabkan waktu regenerasi

menjadi lebih singkat.

y = 2,5192x + 11,222

0

5

10

15

20

25

30

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5

Kad

ar C

O2 (

% v

ol)

Waktu operasi (jam)

Gambar IV.4 Grafik Hubungan antara Waktu operasi (jam) dengan konsentrasi 2M Vs Kadar CO2 dalam Biogas (% vol)

Data percobaan

Linear (Data percobaan)


commit to user

25

Dari pengujian diatas, absorber dapat bekerja sesuai dengan yang

diharapkan yaitu terbukti dengan berkurangnya kandungan CO2 dalam biogas dari

konsentrasi semula sebesar 38,4 % volume menjadi 15 % volume. Selain mampu

mengurangi kadar CO2 dalam biogas, kelebihan lain yang dimiliki absorber ini

adalah penggunaannya lebih sederhana dan praktis karena tidak diperlukan alat

tambahan untuk mendukung pengoperasiannya. Selain itu untuk pengoperasian

dan pembersihan mudah dan tidak beresiko. Tetapi dalam praktek di lapangan,

absorber ini juga memiliki kelemahan. Kelemahannya adalah absorber ini

beroperasi secara semi batch sehingga perlu dilakukan penggantian larutan

Ca(OH)2 secara periodik.

E. PERAWATAN ABSORBER

Perawatan bertujuan untuk memperpanjang umur pemakaian absorber.

Dengan adanya perawatan diharapkan absorber dapat selalu dalam kondisi siap

pakai dan bekerja dengan baik. Pemeliharaan absorber biogas ini mencakup

seluruh rangkaian dan komponen-komponennya:

1. Absorber

Hal yang perlu diperhatikan adalah:

Memeriksa bagian luar absorber secara teliti untuk menghindari

adanya kebocoran.

Membersihkan saluran pengeluaran absorber apabila terjadi

penyumbatan yang disebabkan oleh endapan larutan Ca(OH)2 dengan

cara menyemprotkan air kedalam absorber.

2. Rangka absorber

Hal yang perlu diperhatikan adalah:

Bagian luar rangka di cat untuk menghindari karat dan keropos.

Memeriksa sambungan setiap akan digunakan.


commit to user

26

BAB V

PENUTUP

A. KESIMPULAN

1. Absorber memiliki dimensi tinggi 45 cm dan diameter 12 cm. Didalam

absorber terdapat packing berupa potongan pipa paralon dengan panjang 2 cm.

Absorber ini menurunkan kadar CO2 dari konsentrasi 38,4 % volume menjadi

konsentrasi 15% volume.

2. Absorber dapat dioperasikan selama 1,5 jam. Selanjutnya absorben dapat

diganti dengan larutan Ca(OH)2 2 M yang baru

3. Konsentrasi larutan kapur yang digunakan adalah 2 M.

B. SARAN

Untuk lebih memaksimalkan pengoperasian absorber ini sebaiknya

dilakukan kegiatan sebagai berikut:

1. Penggantian larutan absorber dapat dilakukan dengan cara mengganti larutan

absorben yang baru

2. Waktu regenerasi dapat diperpanjang dengan cara menurunkan kadar minimal

CO2 dalam biogas menjadi diatas 15% volume.

3. Membersihkan absorber secara berkala.

laporan tugas akhir pembuatan absorber untuk mengurangi ...

Documents

Transcript of laporan tugas akhir pembuatan absorber untuk mengurangi ...