Pemanfaatan Limbah Kulit Pisang Kepok (Musa Paradisiaca) di Kelurahan Gunung Kelua Kota Samarinda Menggunakan Metode

Pirolisis Untuk Menghasilkan Asap Cair

Abstrak

Hairul Huda 1) , Anugrahita Melinia Tri Haksami 2)

1)Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas MulawarmanJl. Sambaliung No. 09 Samarinda

2)Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas MulawarmanJl. Sambaliung No. 09 SamarindaEmail1) : hairulhuda@gmail.com Email2) : ithamelinia@yahoo.com

Limbah organik seperti kulit pisang kepok (Musa Paradisiaca) merupakan salah satu komponen limbah perkotaan yang menjadi permasalahan cukup serius baik bagi pemerintah maupun masyarakat dan memiliki potensi untuk diolah menjadi bahan yang memiliki nilai ekonomi. Salah satu alternatif penanganan limbah kulit pisang kepok dapat dilakukan dengan cara pirolisis yang menghasilkan produk berupa asap cair, char dan tar yang cukup luas pemanfaatannya. Dalam penelitian ini dilakukan percobaan pemanasan di dalam reaktor dengan variasi suhu pada limbah kulit pisang kepok untuk menghasilkan asap cair dan mengetahui volume asap cair yang dapat dihasilkan melalui metode pirolisis.

Penelitian ini dilakukan dengan menempatkan sampel seberat 1 kg dalam tungku reaktor pirolisis dan menaikkan temperatur tungku reaktor hingga mencapai pemanasan pada percobaan awal ±150°C dan dilakukan selama 3 jam. Pada setiap percobaan dilakukan pengukuran volume asap cair setiap 20 menit. Dihitung rendemen asap cair untuk mengetahui persentase asap cair yang terbentuk dari sampel. Hasil percobaan 1 dengan suhu ±100 - 150°C menghasilkan 476,5 ml, percobaan 2 dengan suhu ±150 - 200°C menghasilkan 513 ml, percobaan 3 dengan suhu ±200 - 250°C menghasilkan 434 ml, percobaan 4 dengan suhu ±250 - 300°C menghasilkan 642,5 ml.

Kata Kunci : Limbah organik, kulit pisang kepok (Musa paradisiaca), asap cair, pirolisis

PENDAHULUANSampah organik merupakan salah satu komponen sampah perkotaan yang mempunyai volume cukup

besar dan menjadi permasalahan yang cukup serius baik bagi pemerintah maupun masyarakat, karena hingga saat ini belum diperoleh solusi yang tepat untuk menanganinya. Di Indonesia salah satu tanaman yang banyak tumbuh dengan subur yaitu tanaman pisang. Tanaman Pisang (Musaceaea sp) merupakan tanaman penghasil buah yang banyak diminati. Buahnya banyak disukai untuk dikonsumsi secara langsung sebagai buah atau diolah menjadi produk konsumsi lain seperti pisang goreng, sale pisang, kripik pisang, selai pisang, dan lain sebagainya. Namun hal ini tidak diimbangi dengan pengolahan sampah dari kulit pisang yang sangat banyak jumlahnya. Sampah ini merupakan salah satu sampah organik yang banyak terdapat di TPS (tempat pembuangan sementara) pasar dan daerah-daerah yang memproduksi, pisang goreng, keripik, sale pisang, dan lain sebagainya. Sampah ini masih belum dimanfaatkan oleh penduduk sekitar, melainkan hanya sebagai sampah tak berguna.

Untuk itu, altematif penanganan sampah organik padat yang mungkin dapat menjadi salah satu solusi terbaik, yaitu dengan cara pirolisis menghasilkan produk berupa arang dan asap cair yang cukup luas pemanfaatannya. Paris et al.(2005) dalam Gani dkk. (2007) mengatakan bahwa pirolisis merupakan proses pengarangan dengan cara pembakaran tidak sempurna bahan-bahan yang mengandung karbon pada suhu tinggi. Kebanyakan proses pirolisis menggunakan reaktor bertutup yang terbuat dari baja, sehingga bahan tidak terjadi kontak langsung dengan oksigen. Umumnya proses pirolisis berlangsung pada minimal suhu diatas 150°C hingga diatas 300°C (Abdullah dkk, 1991). Namun keadaan ini sangat bergantung pada bahan baku dan cara pembuatannya. Energi panas yang dibutuhkan pada proses ini dapat bersumber dari tungku pembakaran dengan bahan bakar berupa sampah kayu seperti potongan-potongan kayu, serbuk gergaji, dan lain-lain.

Penggunaan reaktor pirolisis untuk menangani sampah padat akan memberi banyak manfaat, terutama dapat menekan volume timbunan sampah kulit pisang di perkotaan. Di samping itu, diperoleh manfaat dari produk yang dihasilkan yaitu berupa asap cair. Proses kondensasi asap menjadi asap cair sangat bermanfaat bagi perlindungan pencemaran udara yang ditimbulkan oleh proses tersebut. Di samping itu, asap cair yang mengandung sejumlah senyawa kimia diperkirakan berpotensi sebagai bahan baku zat pengawet, antioksidan, desinfektan ataupun sebagai biopestisida (Gani dkk, 2007).

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui volume sampah di wilayah Kelurahan Gunung Kelua Kota Samarinda dan untuk mengetahui pengaruh suhu dalam pembentukan volume asap cair. Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah agar dapat mengetahui dan merencanakan sistem alternatif dalam pengelolaan sampah khususnya sampah organik Kota Samarinda serta secara umum penelitian ini diharapkan akan bermanfaat bagi peneliti yang berminat untuk mengkaji lebih lanjut mengenai karakterisasi asap cair yang dihasilkan dari proses pirolisis.

METODOLOGI RISETBahanBahan utama yang digunakan pada penelitian adalah sampah kulit pisang kepok (Musa paradisiaca), sedangkan bahan penunjang yang digunakan adalah data jumlah sampah kulit pisang yang diperoleh melalui survei terhadap pedagang yang memanfaatkan pisang sebagai makanan olahan menggunakan kuisioner di wilayah Kelurahan Gunung Kelua dan air pendingin yang menggunakan air PDAM.AlatPeralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah rangkaian unit reaktor pirolisis yang terlihat pada gambar 3.1 dan alat-alat lain seperti Infrared Thermometer, Hygro-Thermometer Clock, gelas kimia 250 mL, gelas ukur 25 mL, botol plastik 600 mL, timbangan gantung, timbangan duduk, dan timbangan analitik.

Gambar 3.1 Unit Reaktor Pirolisis

Tata Cara Riset. Sebelum dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis, terlebih dahulu sampel kulit pisang dibersihkan dari kotoran yang terikut. Kemudian kulit pisang dicacah menjadi beberapa bagian dan ditimbang berat basah sampel lalu dijemur. Penjemuran sampel kulit pisang dilakukan selama 24 jam pada temperatur ruangan untuk mengurangi kandungan air pada sampel. Sampel kulit pisang ditimbang sebanyak 1 Kg lalu dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis kemudian reaktor pirolisis dipanaskan dengan mengatur kompor untuk mendapatkan suhu pada penelitian awal yaitu ±100 - 150ºC. Suhu lingkungan serta kelembaban di lingkungan sekitar reaktor pirolisis dicatat. Kemudian pemanasan dilakukan selama 3 jam. Asap hasil pemanasan dikondensasi melalui kondensor yang dilewatkan ke dalam bak pendingin. Asap cair yang keluar kemudian ditampung dan diukur volumenya setiap 20 menit, setelah 3 jam asap cair yang dihasilkan disimpan di dalam botol. Sebelum digunakan botol kosong ditimbang menggunakan timbangan analitik untuk mengetahui berat botol kosong. Setelah diisi asap cair, botol kembali ditimbang untuk mendapatkan berat asap cair. Kemudian dilakukan analisis hasil asap cair dengan menghitung rendemen asap cair menggunakan persamaan 1.

Rendemen(% bb )= berat asapcair

berat ba han bakux 100 …………………………..………….(1)

Dilakukan kembali cara kerja yang sama untuk penelitian dengan rentang suhu ±150 - 200ºC, ±200 - 250ºC hingga mencapai suhu ±300ºC.

HASIL DAN PEMBAHASANData PengamatanData pengamatan diperoleh dari hasil kuisioner terhadap 15 pedagang yang memanfaatkan pisang sebagai makanan olahan. Pengamatan ini dilakukan di wilayah Kelurahan Gunung Kelua. Berdasarkan pengamatan yang dilakukan diketahui jumlah sampah kulit pisang perhari yang dihasilkan di Kelurahan Gunung Kelua yaitu 157 sisir. Berat sampah kulit pisang kepok yaitu ±0,75 Kg/sisir sehingga diketahui berat sampah kulit pisang sebanyak 157 sisir adalah ±117,75 Kg/hari. Sampah kulit pisang yang dihasilkan tersebut tidak dilakukan pengolahan secara khusus melainkan dibuang langsung ke TPS sekitar dan menjadi sampah organik. Kulit pisang memiliki banyak potensi untuk dimanfaatkan. Pengolahan sampah kulit pisang menggunakan metode pirolisis untuk menghasilkan asap cair adalah salah satu alternatif pengolahan sampah organik yang dapat diaplikasikan.

Pengaruh Suhu Terhadap Volume Asap CairPada penelitian ini proses pirolisis dilakukan selama 3 jam dimana hampir semua proses pirolisis sampah kulit pisang menunjukkan peningkatan suhu hingga 150°C yang dicapai dalam waktu ±20 menit. Volume asap cair yang dihasilkan diukur setiap rentang waktu 20 menit setelah di pirolisis selama 3 jam dengan rentang suhu antara ±100 - 150°C dan dapat dilihat pada Gambar I.

Keterangan :

1. Tabung Gas LPG2. Kompor Gas3. Reaktor Pirolisis4. Kondensor5. Bak Pendingin

20 40 60 80 100 120 140 160 1800

1020304050607080

0

47

7462 63

70 76

42 42.5

Vo

lum

e asa

p c

air

(m

L)

Waktu (menit)

Gambar I. Grafik hubungan antara waktu dan volume asap cair pada suhu ±100 - 150°C

Percobaan pertama dilakukan pada rentang suhu ±100 - 150°C, asap cair terlihat pertama kali keluar dari saluran kondensor pada menit ke-21 dengan suhu 159°C. Pada rentang suhu ±100 - 150°C ini asap cair terlihat masih dapat berproduksi hingga 20 menit terakhir. Hal ini dapat disebabkan karena pada rentang suhu tersebut sampel kulit pisang yang dipirolisis hanya mengalami penguapan dan belum terjadi pembentukkan char sehingga menghasilkan banyak asap. Pada rentang suhu ini dihasilkan asap cair sebanyak 476,5 mL.

Volume asap cair yang dihasilkan diukur setiap rentang waktu 20 menit setelah di pirolisis selama 3 jam dengan rentang suhu antara ±150 - 200°C dan dapat dilihat pada Gambar II.

20 40 60 80 100 120 140 160 1800

20406080

100120140

59

123118

9575

20 10 9 4

Waktu (menit)

Vol

um

e A

sap

Cai

r (m

L)

Gambar II. Grafik hubungan antara waktu dan volume asap cair pada suhu ±150 - 200°C

Perobaan kedua dilakukan pada rentang suhu ±150 - 200°C, asap cair terlihat pertama kali keluar dari saluran kondensor pada menit ke-10 dengan suhu 160°C. Pada rentang suhu ±150 - 200°C ini asap cair yang dihasilkan terlihat mengalami penurunan dari waktu ke-waktu hingga akhir proses. Penurunan yang terjadi ini dapat disebabkan karena pada rentang suhu tersebut bahan baku yang dipirolisis mulai mengering sehingga asap yang terbentuk menipis. Pada rentang suhu ini dihasilkan asap cair sebanyak 513 mL.Volume asap cair yang dihasilkan diukur setiap rentang waktu 20 menit setelah di pirolisis selama 3 jam dengan rentang suhu antara ±200 - 250°C dan dapat dilihat pada Gambar III.

20 40 60 80 100 120 140 160 1800

20406080

100120140160

29

139

69 80

6529

22 1 1

Waktu (menit)

Vol

um

e A

sap

Cai

r (m

L)

Gambar III. Grafik hubungan antara waktu dan volume asap cair pada suhu ±200 - 250°C

Percobaan ketiga dilakukan pada rentang suhu ±200 - 250°C. Terdapat persamaan pada rentang suhu ini dengan rentang suhu ±150 - 200°C dimana asap cair terlihat pertama kali keluar pada menit ke-10 dengan suhu 185°C. Pada rentang suhu ini asap cair yang dihasilkan terlihat mengalami peningkatan hingga menit ke-40 dan seterusnya mengalami penurunan hingga akhir proses. Penurunan volume asap cair yang dihasilkan dapat disebabkan karena semakin tingginya suhu pirolisis maka bahan baku semakin mengalami pengeringan dan menuju terbentuknya char. Pada rentang suhu ini dihasilkan asap cair sebanyak 434 mL.Volume asap cair yang dihasilkan diukur setiap rentang waktu 20 menit setelah di pirolisis selama 3 jam dengan rentang suhu antara ±250 - 300°C dan dapat dilihat pada Gambar III.

20 40 60 80 100 120 140 160 1800

20406080

100120140160180

114

156

12198

73.5

398 1.5 1.5

Waktu (menit)

Volu

me

Asa

p C

air

(m

L)

Gambar IV. Grafik hubungan antara waktu dan volume asap cair pada suhu ±250 - 300°C

Percobaan keempat dilakukan pada rentang suhu ±250 - 300°C, asap cair terlihat keluar pertama kali dari saluran kondensor pada menit ke-5 dengan suhu 220°C. Asap cair yang dihasilkan pada suhu ini sama seperti pirolisis pada rentang suhu ±150 - 200°C dan ±200 - 250°C yaitu asap cair terlihat mengalami meningkatan hingga menit ke-40 dan selanjutnya mengalami penurunan hingga akhir proses. Penurunan yang terjadi dapat disebabkan karena bahan baku yang dipirolisis sudah mengalami pengeringan dan kemungkinan telah terjadi pembentukkan char. Pada rentang suhu ini dihasilkan asap cair sebanyak 642,5 mL.Banyaknya asap cair yang diproduksi juga sangat dipengaruhi oleh waktu kondensasi pada asap. Metode yang digunakan untuk menjaga agar kondensor dapat tetap dingin yaitu dengan menampung air pada bak penampung dan kondensor dilewatkan ke dalam bak pendingin tersebut. Semakin lama asap terkondensasi di dalam kondensor maka asap cair yang dihasilkan akan semakin maksimal.

Grafik yang menggambarkan hubungan antara suhu pemanasan pada reaktor pirolisis terhadap volume asap cair yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar V.

158 196.2 212.2 294.80

100

200

300

400

500

600

700

476.5 513434

612.5

Vol

um

e A

sap

Cai

r (m

L)

Suhu (°C)

Gambar V. Grafik hubungan antara suhu dan volume asap cair

Pada Gambar V menunjukkan pengaruh suhu terhadap volume asap cair. Dapat dilihat volume asap cair yang dihasilkan cenderung meningkat seiring meningkatnya suhu. Namun, penelitian pada suhu ±200 - 250°C terjadi penurunan volume asap cair. Hal ini disebabkan karena pada saat penelitian ini dilakukan terjadi kebocoran pada reaktor pirolisis sehingga banyak asap yang keluar dan tidak terkondensasi. Kebocoran ini menyebabkan hasil asap cair yang didapatkan tidak maksimal.

Rendemen Asap CairUntuk perhitungan rendemen asap cair dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 2.1. Hasil rendemen asap cair hasil pirolisis sampah kulit pisang kepok disajikan pada Tabel II.

Tabel II. Rendemen Asap Cair Hasil Pirolisis Sampah Kulit Pisang Kepok

Suhu Berat asap cair + botol

Berat botol kosong

Berat Asap Cair (asap cair – berat

botol)

Rendemen Asap Cair (%b/b)

±100 - 150°C 530 gr 17,8 gr 512,2 gr 51,22 %±150 - 200°C 590 gr 17,8 gr 572,2 gr 57,22 %±200 - 250°C 520 gr 17,8 gr 502,2 gr 50,22 %±250 - 300°C 630 gr 17,8 gr 612,2 gr 61,22 %

Berdasarkan data yang tersaji pada Tabel II diketahui hasil pirolisis dari 1 Kg sampel sampah kulit pisang kepok dapat diperoleh rendemen yang berbeda-beda pada setiap rentang suhu. Persentase produk asap cair yang dihasilkan terlihat cenderung meningkat dengan semakin meningkatnya suhu. Namun, penelitian pada rentang suhu ±200 - 250°C mengalami kendala yaitu terjadi kebocoran pada reaktor pirolisis sehingga menyebabkan banyaknya asap yang lolos keluar dan tidak terkondensasi. Hal inilah yang menyebabkan asap cair tidak terbentuk dengan maksimal. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan waktu dan suhu pirolisis sangat mempengaruhi rendemen asap cair dapat diketahui bahwa pada sampah kulit pisang memiliki kandungan air yang cukup tinggi sehingga rata-rata dari 1 Kg bahan baku yang dipirolisis pada 4 penelitian tersebut diperoleh hasil ± 55% dapat membentuk asap cair sisanya menjadi char dan gas. Pada penelitian ini rendemen asap cair yang dihasilkan dari kulit pisang lebih tinggi dibandingkan dengan sampah organik lainnya seperti, kayu, batang bambu dan sampah organik padat campuran. Penelitian sebelumnya yang diteliti oleh Gani dkk. (2007) menyebutkan hasil rendemen asap cair yang dihasilkan dari proses pirolisis sampah organik padat menghasilkan rendemen berkisar 32,87-37,83% sedangkan penelitian Tranggono et al. (1996) menyebutkan rendemen dari hasil proses pirolisis beberapa jenis kayu diperoleh rata-rata rendemen sebesar 49,1%. Jumlah rendemen asap cair yang dihasilkan pada proses pirolisis sangat bergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Persentase rendemen yang diperoleh juga sangat bergantung pada sistem kondensasi

yang digunakan. Pembentukkan asap cair akan berlangsung optimal apabila sistem pendingin dapat berfungsi secara sempurna.

KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut :1. Dari metode pirolisis pada 1 Kg sampel sampah kulit pisang kepok diperoleh hasil volume asap cair pada

suhu ±100°C - 150°C sebanyak 476,5 mL dengan rendemen sebesar 51,22 %, pada suhu ±150°C - 200°C diperoleh asap cair sebanyak 513 mL dengan rendemen sebesar 57,22 %, pada suhu ±200°C - 250°C diperoleh asap cair sebanyak 434 mL dengan rendemen sebesar 50,22 %, dan pada suhu ±250°C - 300°C diperoleh asap cair sebanyak 612,5 mL dengan rendemen sebesar 61,22 %.

DAFTAR PUSTAKA 1. Abdullah, K., A.K. Irwanto., N. Siregar., E. Agustino., A. Tambunan., M. Yamin., dan E. Hartulisgoso.,

1991, Energi dan Listrik Pertanian, Bogor2. Gani, A., Mas’ud, A, Z., Bibiana, W., dan Sutjahjo, H, S., 2007, Karakterisasi Asap Cair Hasil Pirolisis

Sampah Organik Padat (Characterization of Liquid Smoke Pyrolyzed from Solid Organic Waste), vol. 16, no. 3, hal 111-118

3. Mega, J, A., 1998, Smoke in Food Processing, Florida, CRC Press4. Tranggono, S., B. Setiadji., P. Darmadji., Supranto., dan Sudarmanto, 1997, Identifikasi Asap Cair dari

Berbagai Jenis Kayu dan Tempurung Kelapa, vol. 1, no. 2, hal. 15-24

CURRICULUM VITAE

SEMINAR NASIONAL SOEBARDJO BROTOHARDJONO X

“Pengembangan Industri Berbasis Sumber Daya Alam Nasional”

Surabaya, 26 Juni 2012

1. Nama Penulis : Anugrahita Melinia Tri Haksami

2. Tempat / Tgl. Lahir : Samarinda, 19 September 1992

3. Alamat Instansi : Jl. Sambaliung No. 09 Kampus Gunung Kelua

Samarinda, 75119

No. Telp/Fax : 0541-736834 / 0541-749315

e-mail : ithamelinia@yahoo.com

4. Alamat Rumah : Jl. MT Haryono, Rawa Sari 3, No. 48 Air Putih

75124

5. Pendidikan : Mahasiswi

6. Alat yang diperlukan untuk presentasi :

OHP

LCD

Samarinda , 12 Juni 2013

( Anugrahita Melinia Tri Haksami )

√

CURRICULUM VITAE

SEMINAR NASIONAL SOEBARDJO BROTOHARDJONO X

“Pengembangan Industri Berbasis Sumber Daya Alam Nasional”

Surabaya, 26 Juni 2012

1. Nama Penulis : Hairul Huda, ST., MT

2. Tempat / Tgl. Lahir : Samarinda, 18 Maret 1978

3. Alamat Instansi : Jl. Sambaliung No. 09 Kampus Gunung Kelua

Samarinda, 75119

No. Telp/Fax : 0541-736834 / 0541-749315

e-mail : hairulhuda@gmail.com

4. Alamat Rumah : Jl. Anggur No. 38 Kel. Sidodadi, 75123

5. Pendidikan : S2

6. Alat yang diperlukan untuk presentasi :

OHP

LCD

Samarinda , 12 Juni 2013

( Hairul Huda, ST., MT)

√