PEKANBARU, datariau.com- Tim mahasiswa Universitas Riau yang tergabung dalam Tim Biospark mengembangkan inovasi pemanfaatan limbah serat kelapa sawit dan plastik polipropilena (PP) menjadi biochar berkualitas tinggi yang berpotensi digunakan sebagai bahan bakar padat alternatif.
Tim Biospark beranggotakan Agung Kurnia, Reza Tri Nurmianti, dan Akifah Jihan Sahirah, dengan bimbingan Prof. Dr. Sunarno ST MT Penelitian tersebut dilaksanakan melalui Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) sebagai upaya menghadirkan solusi terhadap persoalan limbah sekaligus mendukung pengembangan energi alternatif berbasis sumber daya lokal.
Penelitian ini berangkat dari dua permasalahan lingkungan yang cukup besar di Indonesia, yaitu meningkatnya sampah plastik serta tingginya produksi limbah dari industri kelapa sawit. Dalam laporan penelitian disebutkan bahwa Indonesia menghasilkan sekitar 33,2 juta ton sampah per tahun pada 2025, dengan sekitar 19,98 persen di antaranya berupa sampah plastik. Di sisi lain, perkembangan industri kelapa sawit juga menghasilkan limbah biomassa dalam jumlah besar.
Melalui penelitian tersebut, Tim Biospark berupaya mengubah dua jenis limbah tersebut menjadi produk energi yang memiliki nilai tambah. Serat sawit digunakan sebagai sumber biomassa, sedangkan limbah plastik PP dimanfaatkan untuk membantu meningkatkan karakteristik energi produk biochar.
Menggabungkan Pretreatment dan Ko-Torefaksi
Salah satu kebaruan yang dikembangkan Tim Biospark adalah mengintegrasikan pretreatment menggunakan asam format dengan proses ko-torefaksi serat sawit dan plastik PP. Pendekatan ini dirancang untuk mengurangi kandungan mineral yang dapat mengganggu proses pembakaran sekaligus meningkatkan kualitas energi biochar.
Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Reaksi Kimia dan Katalis, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Riau, Pekanbaru. Variasi konsentrasi asam format yang diuji meliputi 5 persen, 10 persen, dan 15 persen. Sementara itu, variasi rasio serat sawit dan PP yang digunakan adalah 1:0, 1:1, 1:2, dan 2:1, dengan suhu ko-torefaksi 200°C, 250°C, dan 300°C.
Proses ko-torefaksi dilakukan dengan memasukkan campuran bahan ke dalam reaktor menggunakan aliran nitrogen selama 60 menit. Biochar yang dihasilkan kemudian dianalisis melalui berbagai pengujian, antara lain nilai kalor, X-Ray Fluorescence (XRF), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), kadar air, kadar abu, serta analisis komposisi unsur.
Asam Format 10 Persen Jadi Kondisi Pretreatment Terbaik
Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pretreatment mampu menurunkan kandungan kalium secara signifikan. Kandungan kalium pada serat sawit tanpa pretreatment tercatat sebesar 9,069 persen.
Setelah dilakukan pretreatment, kandungan tersebut turun menjadi 0,517 persen pada konsentrasi asam format 5 persen, 0,162 persen pada konsentrasi 10 persen, dan 0,108 persen pada konsentrasi 15 persen.
Meskipun konsentrasi 15 persen menghasilkan kandungan kalium paling rendah, Tim Biospark menetapkan asam format 10 persen sebagai kondisi optimum karena memberikan keseimbangan terbaik dalam menurunkan kalium dan mineral anorganik lainnya.
Pada konsentrasi tersebut, reduksi kalium mencapai 98,21 persen, sementara penurunan total mineral selain kalium mencapai 68,88 persen.
Pengurangan kalium menjadi salah satu aspek penting karena mineral tersebut dapat menjadi prekursor terjadinya fouling dan slagging, yaitu pembentukan deposit pada sistem pembakaran yang dapat menurunkan efisiensi peralatan.
Nilai Kalor Biochar Capai 32,34 MJ/kg
Tahap selanjutnya menunjukkan hasil yang menjanjikan. Berdasarkan optimasi rasio bahan baku, rasio serat sawit dan plastik PP 1:1 memberikan kombinasi kinerja energi yang baik.
Pada optimasi suhu, kondisi 250°C dipilih sebagai kondisi terbaik karena menghasilkan mass yield 70,34 persen, energy yield 67,24 persen, dan nilai kalor 32,34 MJ/kg. Nilai kalor tersebut berada dalam rentang karakteristik batu bara bituminus yang menjadi target penelitian, yaitu sekitar 25??"35 MJ/kg.
Hasil karakterisasi lebih lanjut juga memperlihatkan bahwa biochar pada kondisi optimum memiliki kadar air hanya 0,27 persen dan kadar abu 1,82 persen.
Analisis unsur menunjukkan kandungan karbon sebesar 78,70 persen, hidrogen 10,12 persen, nitrogen 0,47 persen, sulfur 0,24 persen, dan oksigen 8,66 persen. Hasil tersebut menunjukkan bahwa produk memiliki fraksi karbon tinggi serta kandungan air dan abu yang relatif rendah.
Analisis FTIR pada biochar juga menunjukkan keberadaan struktur karbon aromatik, sedangkan pengujian XRD mengidentifikasi fase Graphite-2H. Kedua hasil tersebut mendukung indikasi terbentuknya matriks kaya karbon pada biochar hasil ko-torefaksi.
Dorong Ekonomi Sirkular dan Energi Berkelanjutan
Pengembangan biochar oleh Tim Biospark tidak hanya diarahkan pada peningkatan kualitas bahan bakar alternatif, tetapi juga menawarkan pendekatan pengelolaan limbah melalui konsep ekonomi sirkular.
Limbah serat sawit yang sebelumnya memiliki nilai ekonomi terbatas dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku energi. Pada saat bersamaan, limbah plastik PP memperoleh jalur pemanfaatan lain melalui proses konversi termokimia.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi pretreatment asam format 10 persen, rasio serat sawit dan PP 1:1, serta suhu ko-torefaksi 250°C merupakan kondisi terbaik yang diperoleh tim. Kondisi tersebut menghasilkan biochar dengan nilai kalor tinggi dan kandungan mineral yang rendah.
Melalui penelitian ini, Tim Biospark berharap pemanfaatan limbah biomassa dan plastik dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai salah satu pendekatan dalam mendukung diversifikasi energi, peningkatan nilai tambah limbah, serta pengembangan teknologi energi berbasis sumber daya lokal.
Penelitian tersebut juga membuka peluang untuk dikembangkan pada skala lebih besar melalui penelitian lanjutan, termasuk pengujian pembakaran, optimasi proses produksi, serta kajian penerapan biochar sebagai kandidat substitusi sebagian bahan bakar fosil.***
