Agricultural Engineering Department of Syiah Kuala University

1. M.K PENGANTAR TEKNOLOGI PERTANIAN
Oleh :
Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si
E-mail : kiman_siregar2004@yahoo.com
HP : 08128395848, WA : 085260408568
Bidang Keahlian :
Biodiesel
Teknologi Gasifikasi
Teknologi Pendinginan dan Pembekuan
Teknologi Pengeringan (Evaporasi dan Sublimasi)
Teknologi Produksi Heat Exchanger (Termodinamikan dan Perpindahan Panas)
Life Cycle Assessment dan Energy Analysis

2. Materi 1
Teknologi Gasifikasi dan Proses Produksinya
Oleh :
Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si
Program Studi Teknik Pertanian Fakultas Pertanian UNSYIAH

3. PENDAHULUAN
 Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara
termo kimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah
dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran.
 Selama proses gasifikasi reaksi kimia utama yang terjadi adalah
endotermis (diperlukan panas dari luar selama proses berlangsung).
Media yang paling umum digunakan pada proses gasifikasi ialah udara
dan uap.
 Produk yang dihasilkan dapat dikategorikan menjadi tiga bagian utama,
yaitu padatan, cairan (termasuk gas yang dapat dikondensasikan) dan
gas permanen.
 Gas yang dihasilkan dari gasifikasi dengan menggunakan udara
mempunyai nilai kalor yang lebih rendah tetapi disisi lain proses
operasi menjadi lebih sederhana

4. Diagram alir proses gasifikasi di dalam gasifier
Gas hasil : H2, CO (gas produser),
H2O, CO2, tar, dllAbu
Uap air
Panas
Bahan kering
Panas
Uap air
Panas
BiomassaUdara
Reduksi
C+CO22CO
C+H2OCO+ H2O
800 - 1000 o
C
Oksidasi
2C + O2  2CO + panas
700 - 1500 o
C
Pirolisis
Bahan  C(arang) + H2O + tar + CH4 + dll
150 - 700 o
C
Pengeringan
Bahan  bahan kering + H2O
100 - 150 o
C
Syiah Kuala University

5. Syiah Kuala University

6. Syiah Kuala University

7. Syiah Kuala University

8. Syiah Kuala University

9. PERBANDINGAN TEKNOLOGI GASIFIKASI DAN PEMBAKARAN
Perbedaan Gasifikasi Pembakaran
Tujuan
Meningkatkan nilai tambah dan
kegunaan dari sampah atau
material dengan nilai rendah
Membangkitkan panas atau
mendestruksi sampah
Jenis Proses
Konversi kimia dan termal
menggunakan sedikit oksigen
atau tanpa oksigen
Pembakaran sempurna
menggunakan udara berlebih
(oksigen)
Komposisi gas kotor sebelum
dibersihkan
H2, CO, H2S, NH3 dan partikulat
CO2, H2O, SO2, NOx dan
partikulat
Komposisi gas bersih H2 dan CO CO2 dan H2O
Produk padatan Arang atau kerak (slag) Abu
Temperatur(o
C) 700-1500 800-1000
Tekanan Lebih dari 1 atm (artificial) 1 atm (natural/normal)

10. PRINSIP KERJA GASIFIER
Pembakaran berlangsung di bagian bawah dari
tumpukan bahan bakar dalam silinder, gas hasil
pembakaran akan mengalir ke atas melewati
tumpukan bahan bakar sekaligus mengeringkannya.
Udara disemprotkan ke dalam ruang bakar dari
lubang arah samping yang saling berhadapan
dengan lubang pengambilan gas sehingga
pembakaran dapat terkonsentrasi pada satu bagian
saja dan berlangsung secara lebih banyak dalam
suatu satuan waktu tertentu.
Gas hasil pembakaran dilewatkan pada bagian
oksidasi dari pembakaran dengan cara ditarik
mengalir ke bawah sehingga gas yang
dihasilkan akan lebih bersih karena tar dan
minyak akan terbakar.
Syiah Kuala University

11. Air Flow Downdraft Gasifier
Syiah Kuala University

12. STRATIFIED DOWNDRAFT GASIFIER
Syiah Kuala University

13. DOWNDRAFT GASIFIER
Closed Hopper (Closed Top Design)
Merupakan gasifer dengan permukaan tertutup, udara untuk
pembakaran disemprotkan melalui nozzle. Kelebihan dari tipe
ini adalah udara masuk dapat dikontrol sehingga kualitas gas
yang dihasilkan lebih baik.
Open Hopper (Open Core)
Sedangkan pada open hopper, bagian atas dari gasifier tidak
tertutup sehingga memudahkan untuk penambahan biomassa
ke dalam gasifier selama proses gasifikasi.
Syiah Kuala University

14. Skema gasifier tipe downdraft untuk
kapasitas gas engine 50 kW
(1)
Tangki pengisian biomassa, (2)
Tangki biomassa, (3)
Reaktor, (4)
Cyclon, (5)
Schrubber,
(6)
Water tank, (7)
Filter, (8)
Blower, (9)
Gas genset kap.50 kW, (10)
Air inlet nozzle (Valve
1), (11)
Valve 2, (12)
Valve 3, (13)
Exhaust gas, (14)
Valve 4
Syiah Kuala University

15. BAHAN BAKU BIOMASSA
YANG DIGUNAKAN
KAYU TEMPURUNG
KELAPA
BATU BARA
Syiah Kuala University

16. Reaktor Downdraft Gasifier Yang
Diproduksi
Diameter 900 mm dan tinggi 1000 mm
Syiah Kuala University

17. Downdraft Gasifier Yang
Diproduksi
Syiah Kuala University

18. Downdraft Gasifier Yang
Diproduksi
Syiah Kuala University

19. UJI KINERJA GASIFIER
Syiah Kuala University

20. HASIL UJI GAS MAMPU BAKAR
No Nama Komponen Konsentrasi (% vol) Normalisasi 100 %
1 Hidrogen (H2) 13.12 14.33
2 Nitrogen (N2) 46.22 50.47
3 Karbon monoksida (CO) 21.76 23.76
4 Metana (CH4) 1.12 1.23
5 Karbon dioksida (CO2) 9.36 10.22
Simbol/Kode engine Tipe Bahan Bakar Yang dibutuhkan
Without symbol Natural gas (CH4 > 80 %)
1 Biogas (CH4 > 50 %)
2 Biomass (CO, H2)
3 Liguefied Petroleum Gas (LPG : C3H8 dan C4H10)
4 Coalbed gas (CH4)
Gas
Engine
Syiah Kuala University

21. Kandungan Tar
Tipe Gasifier Rata-rata konsentrasi tar dalam gas
mampu bakar yang dihasilkan (g/Nm3
)
Persentasi tar dari Biomassa
yang digunakan
Downdraft < 1 < 2
Fluidized bed 10 1 – 5
Updraft 50 10 – 20
Entrained flow Diabaikan
Syiah Kuala University
Rangkaian
wet
scrubber

22. ENGINE DIOPERASIKAN DARI GAS MAMPU
BAKAR YANG SUDAH DITAMPUNG
Syiah Kuala University

23. Rangkain Gasifier & Gas engine
kapasitas 50 kW
Syiah Kuala University

24. HASIL PENGUJIAN GASIFIER PLTD TELAGA
NO BIOMASSA KAPASITA
S
DURASI
1 Tempurung 5.0 kg 2.39 jam
2 Kulit Kemiri 5.0 kg 2.87 jam
3 Tongkol Jagung 5.0 kg 1.67 jam
Pengujiam dengan genset 2500 VA beban
1500 watt :
BIOMASSA Rp/kg kg/kWh Rp/kWh
Tempurung 550 1.4 767
Kulit Kemiri 600 1.2 697
T. Jagung 375 1.9 749
Kajian Ekonomi:
Syiah Kuala University

25. PERHITUNGAN KEBUTUHAN BIOMASSA
DAN ANALISIS EKONOMI
Perhitungan Kebutuhan Biomassa (Kayu)
Nilai kalor kayu 17,00 MJ/kg
Daya Engine Terpasang (Yang Harus dibangkitkan) 50,00 kW
Lama operasi engine 8,00 jam/hari
Total listrik dibangkitkan 400,00 kWh/hari
Kebutuhan kalor untuk membangkitkan per kWh listrik 3,60 MJ/kWh
Total kebutuhan kalor 1440,00 MJ
Total Kebutuhan per hari 84,71 kg/hari
30,00 hari/bulan
Total kebutuhan per bulan 2.541,18 kg/bulan
2,54 ton/bulan
Analisa EKONOMI Gasifier
Harga kayu per kg 1.500,00 Rp/kg
127.058,82 Rp/hari
317,6 Rp/kWh
Analisa EKONOMI PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel)
Harga Solar 9.000 Rp/L
SFC untuk 1 kWH 0,30 L/kWh
2.700,0 Rp/kWh

26. KESIMPULAN DAN SARAN
• Dimensi reaktor 900 mm dan tinggi 1000 mm.
• Hasil rancang bangun mesin stratified downdraft gasifier ini
telah dapat digunakan untuk menjalankan gas engine dengan
kapasitas 50 kW dan sanggup mengangkat beban sampai 30-
40 kW atau efisiensi sekitar 80% selama 4-6 jam.
• Gas mampu bakar terbaik yang dihasilkan yaitu pada
kandungan gas CO sebesar 21,76 %, H2 sebesar 13,12 %,
dan CH4 sebesar 1,12 %. Pengurangan nilai tar selain
menggunakan karbon aktif, juga menggunakan sistem
perangkap air (scrubber).
• Disarankan untuk membuat tangki yang dapat menampung
gas mampu bakar yang dihasilkan oleh gasifier.

27. Terima kasih
Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si
HP : 0812-8395848; WA : 085260408568,
E-mail : kiman_siregar2004@yahoo.com;
kiman_siregar@ptasr.co.id