Perpustakaan Digital ITB

Biomassa memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar padat terbarukan dan bahan baku pembentukan char. Namun, pemanfaatannya melalui proses termokimia masih menghadapi kendala karena setiap jenis biomassa memiliki kadar air, volatile matter, fixed carbon dan nilai kalor yang berbeda. Perbedaan tersebut memengaruhi perilaku degradasi termal serta jumlah dan karakteristik char yang dihasilkan selama pirolisis. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi karakteristik awal biomassa dan batubara lignit sebagai bahan bakar padat, serta mengevaluasi pengaruh pre-treatment asam asetat (AcOH) dan k-loading menggunakan kalium karbonat (K2CO3) terhadap pembentukan dan karakteristik char hasil pirolisis. Sampel yang digunakan terdiri atas batubara lignit sebagai pembanding dan tujuh jenis biomassa, yaitu sawdust sengon, ampas tebu, sekam padi, jerami padi, daun jati, rumput odot, dan rumput laut. Sampel dikeringkan, dihaluskan, dan diayak hingga lolos ukuran 60 mesh. Perlakuan dilakukan melalui tiga jalur terpisah, yaitu sampel tanpa perlakuan, sampel hasil pre-treatment AcOH, dan sampel hasil k-loading K2CO3. Pre-treatment dilakukan menggunakan AcOH 1 M dengan solid loading 10% (w/v) selama 4 jam, sedangkan k-loading dilakukan menggunakan K2CO3 0,008 M dengan solid loading 10% (w/v) selama 1 jam, sehingga diperoleh k-loading teoritis sebesar 6,26 mg-K/g biomassa. Seluruh sampel kemudian dipirolisis pada suhu 500 °C selama 1 jam dalam atmosfer nitrogen. Karakterisasi dilakukan melalui analisis proksimat, pengukuran nilai kalor, thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA), dan fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Hasil karakterisasi awal menunjukkan bahwa setiap biomassa memiliki komposisi bahan bakar yang berbeda. Sawdust memiliki karakteristik yang paling baik jika dilihat dari komposisinya sebagai bahan bakar biomassa karena menunjukkan kadar abu terendah sebesar 6,21%, volatile matter tertinggi sebesar 65,57%, dan nilai kalor tertinggi di antara sampel biomassa sebesar 3.093 kkal/kg. Daun jati memiliki fixed carbon tertinggi sebesar 14,14%, sedangkan rumput laut memiliki kadar abu tertinggi sebesar 49,74% dan rumput odot memiliki kadar air tertinggi sebesar 18,26%. Batubara lignit sebagai pembanding memiliki nilai kalor sebesar 4.508 kkal/kg. Pre-treatment AcOH menghasilkan perolehan massa biomassa sebesar 54,35-86,14% basis db, dengan perolehan tertinggi pada sawdust sebesar 86,14% dan terendah pada rumput odot dan rumput laut, masing-masing sebesar 54,35% dan 60,55%. Kehilangan massa selama pencucian menunjukkan bahwa AcOH mampu melarutkan sebagian mineral dan komponen mudah larut. Perlakuan tersebut menurunkan kadar abu serta meningkatkan proporsi volatile matter dan fixed carbon. Pada proses pirolisis, AcOH meningkatkan yield char sawdust dari 30,25 menjadi 30,66%, sekam padi dari 46,97 menjadi 49,14%, jerami padi dari 41,65 menjadi 42,84%, dan daun jati dari 41,94 menjadi 44,15%. Sebaliknya, yield char ampas tebu, rumput laut, dan rumput odot menurun masing-masing menjadi 58,26; 72,62; dan 38,85%, yang menunjukkan bahwa pengaruh AcOH terhadap pembentukan char relatif kecil dan bergantung pada karakteristik awal biomassa. K-loading berupa K2CO3 memberikan pengaruh yang lebih besar terhadap pembentukan char, dengan peningkatan yield char tertinggi pada sawdust, yaitu dari 30,25 menjadi 36,94%. Peningkatan juga terjadi pada ampas tebu, sekam padi, jerami padi, dan rumput odot, sedangkan yield char rumput laut menurun dari 74,46 menjadi 67,81% dan daun jati sedikit menurun dari 41,94 menjadi 41,10%. Konversi yield char dari dry basis (db) ke dry ash-free basis (daf) memperlihatkan bahwa tingginya yield beberapa biomassa dipengaruhi oleh konstribusi fraksi abu. Pada rumput laut hasil pre-treatment AcOH, yield char menurun dari 72,62% db menjadi 47,35% daf, sedangkan pada rumput laut hasil k-loading menurun dari 67,81% db menjadi 32,28% daf. Analisis termogravimetri menunjukkan bahwa demineralisasi meningkatkan reaktivitas rumput laut, tetapi menurunkan reaktivitas sawdust dan rumput odot, yang mengindikasikan peran mineral alami sebagai katalis intrinsik pada kedua biomassa tersebut. Hasil FTIR menunjukkan penurunan intensitas gugus O-H, C-H, C=O, dan C-O setelah pirolisis, disertai peningkatan karakter struktur C=C aromatik. Secara keseluruhan, pre-treatment AcOH efektif mengurangi sebagian mineral dan komponen nonstruktural, menurunkan kadar abu, serta mengubah reaktivitas termal biomassa, tetapi pengaruhnya terhadap yield char tidak seragam. Sementara itu, k-loading K2CO3 lebih dominan dalam meningkatkan pembentukan char pada sebagian besar biomassa, terutama sawdust. Efektivitas kedua perlakuan sangat ditentukan oleh karakteristik awal, struktur organik, kadar abu, dan komposisi mineral setiap biomassa.