SKRIPSI

DESULFURISASI BIOGAS MEMANFAATKAN PASTA

KARBON DARI LIMBAH BATERAI BEKAS YANG

DIKOMBINASIKAN DENGAN SEMEN SEBAGAI BAHAN

PEREKAT

Oleh:

I WAYAN YULIAWAN

1004305023

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

iii

DESULFURISASI BIOGAS MEMANFAATKAN PASTA KARBON DARI

LIMBAH BATERAI BEKAS YANG DIKOMBINASIKAN DENGAN SEMEN

SEBAGAI BAHAN PEREKAT

Oleh : I Wayan Yuliawan

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Tjok Gde Tirta Nindhia, ST.MT

: Dr. Ir. I Wayan Surata, M. Erg

ABSTRAK

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi

dari bahan-bahan organik seperti kotoran hewan, dan limbah domestik. Biogas dari

hasil proses fermentasi mengandung berbagai gas yaitu metana (CH4), karbon

dioksida (CO2), dan hidrogen sulfida (H2S). Hidrogen sulfida (H2S) merupakan gas

pengotor yang terdapat dalam biogas yang korosif terhadap logam dan nilai kalor

belerang dan asam sulfat yang sangat korosif terhadap logam.

Untuk memurnikan kandungan gas pengotor hidrogen sulfida dalam biogas

perlu ditambahkan metode pemurnian biogas menggunakan desulfurizer

memanfaatkan pasta karbon dari limbah baterai bekas yang di kombinasikan dengan

semen sebagai perekat sehingga kemurnian biogas yang dihasilkan dapat

ditingkatkan. Berdasarkan hasil dan analisis dari empat variasi pengujian yang telah

dilakukan, campuran 75% karbon + 25% semen adalah variasi terbaik untuk

memurnikan gas H2S dan meningkatkan hasil kalor pada biogas.

Kata kunci : Biogas, Hidrogen Sulfida , Pasta karbon , Semen.

iv

DESULFURIZATION BIOGAS UTILIZE CARBON PASTE OF WASTE

BATTERY SECONDHAND WHICH COMBINED WITH CEMENT AS

ADHESIVES MATERIALS

Author : I Wayan Yuliawaan

Guidance : Prof. Dr. Tjok Gde Tirta Nindhia, ST.MT

: Dr. Ir. I Wayan Surata, M. Erg

ABSTRACT

Biogas is gas produced by the anaerobic digestion or fermentation of organic

materials such as animal waste, and domestic waste. Biogas from the fermentation

process contains a variety of gases, namely methane (CH4), carbon dioxide (CO2),

and hydrogen sulfide (H2S). Hydrogen sulfide (H2S) is a gas impurities contained in

biogas which is corrosive to metals and the resulting low calorific value. Results

combustion gases containing H2S produce sulfur and sulfuric acid are highly

corrosive to metal.

To purify the impurity gas content of hydrogen sulfide in the biogas the

desulfurizer is need to using carbon paste utilize of waste batteries combined with

cement as an adhesive so that the purity of the biogas produced can be improved.

Based on the results and analysis of the four variations of the testing that has been

done, a mixture of 75% carbon + 25% cement is the best variation of to purify H2S

gas and increase the results heat on biogas.

Keywords: Biogas, Hydrogen Sulfide, Carbon paste, Cement.

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat

dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“DESULFURISASI BIOGAS MEMANFAATKAN PASTA KARBON DARI

LIMBAH BATERAI BEKAS YANG DIKOMBINASIKAN DENGAN SEMEN

SEBAGAI BAHAN PEREKAT”

Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari

berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

1. Bapak Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc,PhD., selaku Ketuan

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.

2. Bapak Prof. Dr. Tjok Gde Tirta Nindhia, ST.,MT., selaku Dosen Pembimbing I

dalam penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Ir. I Wayan Surata, M. Erg, selaku Dosen Pembimbing II dalam

penulisan skripsi ini.

4. Bapak I Made Widiyarta., ST., MSc,PhD., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Udayana.

6. Rekan-rekan Jurusan Teknik Mesin, keluarga dan semua pihak yang telah

membantu dalam penyelesaian skripsi.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnan mengingat keterbatasan

pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang

bersifat membangun sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis

mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan

atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.

Bukit Jimbaran, Juli 2015

Penulis

vi

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................... ii

ABSTAK .............................................................................................................. iii

ABSTRACT ......................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ......................................................................................... v

DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 4

1.3 Batasan Masalah .................................................................................... 4

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................. 4

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 5

2.1 Pengertian Biogas .................................................................................. 5

2.2 Proses Pembentukan Biogas ................................................................. 7

2.3 Hidrogen Sulfida ................................................................................... 8

2.3.1 Sifat dan karakteristik gas H2S...................................................... 8

2.3.2 Efek fisik gas H2S terhadap manusia. ........................................... 9

2.4 Baterai .................................................................................................... 9

2.5 Semen ..................................................................................................... 10

2.6 Reaksi Karbon (C) dengan Hidrogen Sulfida (H2S) .............................. 10

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 13

3.1 Metode Penelitian ................................................................................. 13

3.2 Variabel Penelitian ................................................................................ 13

3.3 Alat dan Bahan Penelitian. ..................................................................... 13

3.3.1 Alat penelitian. ............................................................................. 13

3.3.2 Bahan penelitian ........................................................................... 16

3.4 Pembuatan Desulfurizer ........................................................................ 16

3.5 Instalasi Alat Penelitian. ........................................................................ 17

3.6 Diagram Alir Penelitian. ........................................................................ 19

3.7 Metode Pengolahan dan Pengambilan Data. ......................................... 20

3.7.1 Pelaksanaan penelitian. ................................................................. 20

3.7.2 Pengolahan data ............................................................................ 20

vi

3.8 Tempat Penelitian. ................................................................................. 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 22

4.1 Data Dan Hasil Penelitian ...................................................................... 22

4.2 Grafik H2S Pada Proses Pemurnian Biogas ........................................... 24

4.2.1 Grafik persentase penurunan kadar H2S ....................................... 25

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 29

5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 29

5.2 Saran ...................................................................................................... 29

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 30

LAMPIRAN ..................................................................................................... 32

PERNYATAAN ............................................................................................... 46

SK SKRIPSI/PEMBIMBING ......................................................................... 47

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Bagian utama baterai .............................................................. 3

Gambar 1.2 Bahan-bahan desulfurizer ....................................................... 3

Gambar 3.1 Timbangan digital.... ............................................................... 14

Gambar 3.2 Volume meter ......................................................................... 14

Gambar 3.3 Pompa udara ........................................................................... 14

Gambar 3.4 SAZQ Biogas Gas Detector .................................................... 15

Gambar 3.5 Mortar dan Stamper ................................................................ 15

Gambar 3.6 Mesin ekstruksi ....................................................................... 15

Gambar 3.7 Cara pembuatan desulfurizer .................................................. 16

Gambar 3.8 Mencampur adonan dengan aquades ........................................ 17

Gambar 3.9 Proses ekstrusi adonan ................................................................. 17

Gambar 3.10 Rangkaian instalasi penelitian sistem pemurnian biogas ........ 18

Gambar 3.11 Diagram alir penelitian sistem pemurnian biogas ................... 19

Gambar 4.1 Grafik persentase penurunan kadar H2S menggunakan

desulfurizer dengan perbandingan 25% karbon dan 75%

semen ...................................................................................... 25

Gambar 4.2 Grafik persentase penurunan kadar H2S menggunakan

desulfurizer dengan perbandingan 50% karbon dan 50%

semen. ..................................................................................... 25

Gambar 4.3 Grafik persentase penurunan kadar H2S menggunakan

desulfurizer dengan perbandingan 75% karbon dan 25%

semen. ..................................................................................... 26

Gambar 4.4 Grafik persentase penurunan kadar H2S menggunakan

desulfurizer dengan 100% semen. .......................................... 26

Gambar 4.5 Grafik grafik kadar H2S sebelum dan sesudah desulfurizer ... 27

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Jenis Gas dan Jumlahnya Pada suatu Unit Biogas ........... 6

Tabel 2.2 Tingkat Kosentrasi H2S dan EfekFisik Gas H2S... ............................. 9

Tabel 2.3 Karakteristik Kimia Fisik Bahan Pengikat ......................................... 10

Tabel 2.4 Komposisi Unsur Utama Semen ......................................................... 11

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Rata-rata H2S ......................................................... 22

Tabel 4.2 Rata-rata Penurunan H2S .................................................................... 24

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Data Desulfurisasi Biogas dengan Perbandingan 25% Karbon

dan 75% Semen ........................................................................... 32

Lampiran 2. Data Desulfurisasi Biogas dengan Perbandingan 50% Karbon

dan 50% Semen ........................................................................... 33

Lampiran 3. Data Desulfurisasi Biogas dengan Perbandingan 75% Karbon

dan 25% Semen ........................................................................... 34

Lampiran 4. Data Desulfurisasi Biogas dengan 100 % Semen ........................ 35

Lampiran 5. Foto Pembuatan Desulfurizer ...................................................... 36

Lampiran 6. Foto Pengujian ............................................................................. 38

Lampiran 7. Foto Pelet Sebelum dan Sesudah Disulfurisasi............................ 40

Lampiran 8. Hasil Uji XRD ............................................................................. 41

Lampiran 9. Kadar H2S Sebelum dan Sesudah Desulfurisasi .......................... 45