SKRIPSI Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknik UM, 2019

Ukuran Huruf:  Kecil  Sedang  Besar

Karakterisasi dan Uji Pirolisis Limbah Batang Singkong (Manihot esculenta Crantz) Sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan

M Rifqi Ramadhan

Abstrak


RINGKASAN

 

Ramadhan, M. Rifqi. 2019. Karakterisasi dan Uji Pirolisis Limbah Batang Singkong (Manihot esculenta Crantz) Sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang. Pembimbing: (I) Dr. Sukarni, M.T.

 

Kata Kunci: Batang singkong, energi baru terbarukan, biomassa, pirolisis, thermogravimetric, sifat fisik, kandungan kimia, lignoselulosa.

Batang singkong (Manihot esculenta Crantz) merupakan salah satu biomassa limbah pertanian dengan produktivitas yang tinggi di Indonesia, dan termasuk tumbuhan lignoselulosik. Produksi batang singkong dibandingkan umbi singkong adalah 1:4. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi batang singkong sebagai sumber energi baru terbarukan dengan cara dilakukan beberapa pengujian terhadap batang singkong.

Batang singkong yang diteliti diambil dari lahan perkebunan singkong, Pakis, Kabupaten Malang. Pengujian ini meliputi pengujian proximate untuk mengetahui sifat fisik, ultimate untuk mengetahui kandungan kimia dasar, pengujian kandungan lignoselulosa serta pengujian thermogravimetric dengan metode pirolisis untuk mengetahui tahapan dekomposisis thermal pada batang singkong. Analisis kinetik, orde reaksi dan termodinamika pirolisis akan dilakukan pada hasil pengujian thermogravimetric.

Hasil pengujian proximate menunjukkan kandungan moisture, ash content, volatile matter, fixed carbon, sulfur dan Gross Calorific Value (GCV) pada batang singkong dengan nilai berturut-turut 6,43%, 2,64%, 74,89%, 16,04%, 0,16% dan 4185 kkal/kg. Pengujian ultimate menunjukkan kandungan kimia dasar seperti C, H, O, N dan S dengan nilai berturut-turut 43,94%, 3,21%, 0,47%, 43,16% dan 0,15%. Berdasarkan pengujian lignoselulosa didapatkan kandungan lignin, selulosa dan abu dengan nilai berturut-turut 26,12%, 22,96% dan 0,08%. Pengujian thermogravimetric menghasilkan data dekomposisi pirolisis yang akan digunakan untuk mengetahui nilai energi aktivasi, orde reaksi dan parameter termodinamika dari batang singkong. Nilai energi aktivasi didapatkan menggunakan model fitting dengan nilai 89,84 kJ/mol pada metode Arrhenius, 69,07 kJ/mol pada metode Coats-Redfern dan 102,03 kJ/mol pada metode Horowitz-Metzger, sedangkan pada metode isoconversional didapatkan nilai energi aktivasi 176, 19 kJ/mol pada metode FWO, 184,28 kJ/mol pada metode Vyazovkin dan 183,35 kJ/mol pada metode Starink. Orde reaksi didapatkan menggunakan metode Avrami dengan nilai rata-rata 0,8447 dan nilai maksimal 1,7822. Berdasarkan perhitungan parameter termodinamika batang singkong memiliki nilai rata-rata A, ΔH, ΔG serta ΔS secara berturut-turut 3,316 × 1014 s-1, 171,24 kJ/mol, 160,91 kJ/mol, serta 0,0166 kJ/mol.

SUMMARY

 

Ramadhan, M. Rifqi. 2019. Characterization and Pyrolysis Test of Cassava Stalks Waste (Manihot esculenta Crantz) as a New Renewable Energy Source Undergraduate Thesis. Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, State University of Malang. Advisor: (I) Dr. Sukarni, M.T.

 

Key Word: cassava stalks, renewable energy, biomass, pyrolysis, thermogravimetric, phsycal properties, chemical propertie, lignocellulose.

Cassava stalks (Manihot esculenta Crantz) are one of the agricultural biomass waste with high productivity in Indonesia, and included in lignocellulosic plants. The comparison of cassava stalks production with cassava root is 1: 4. This study aims to determine the potential of cassava stalks as a new renewable energy source by conducting several tests on cassava stalks.

The cassava stalks were taken from cassava plantation, Pakis, Malang Regency. These tests included proximate test to find out the physical properties, ultimate test for knowing the basic chemical content, testing of lignocellulose content and thermogravimetric test with the pyrolysis method to determine the stages of pyrolysis characteristics on cassava stalks. Kinetic analysis, reaction order and thermodynamics of pyrolysis will be carried out on thermogravimetric test results.

The proximate test results showed the moisture content, ash content, volatile matter, fixed carbon, sulfur and gross calorific value (GCV) on cassava stalks with values of 6.43%, 2.64%, 74.89%, 16 , 04%, 0.16% and 4185 kcal/kg, respectively. The ultimatee test revealed the basic chemical content on cassava stalks such as C, H, O, N and S with the values ​​of 43.94%, 3.21%, 0.47%, 43.16% and 0.15%, respectively. Based on lignocellulose testing, the content of lignin, cellulose and ash was obtained at the values of 26.12%, 22.96% and 0.08%, respectively. Thermogravimetric test results were pyrolysis decomposition data which will be used to determine the activation energy values, reaction order and thermodynamic parameters of cassava stalks. The activation energy values were obtained using a fitting model with a value of 89.84 kJ / mol in the Arrhenius method, 69.07 kJ/mol in the Coats-Redfern method and 102.03 kJ/mol in the Horowitz-Metzger method, while the isoconversional method obtained an activation energy value of 176, 19 kJ / mol on the FWO method, 184.28 kJ / mol on the Vyazovkin method and 183.35 kJ / mol on the Starink method. The reaction order was obtained using the Avrami method with an average value of 0.8447 and the maximum value of 1.7822. Based on the calculation of thermodynamic parameters, cassava stalks indicated a mean values ​​of A, ΔH, ΔG and ΔS, of 3,316 × 1014 s-1, 171,24 kJ / mol, 160,91 kJ / mol, and 0,0166 kJ / mol, respectively.