Simulasi Numeris Karakteristik Pembakaran Ch4/Co2/Udara Dan Ch4/Co2/O2 Pada Counterflow Premixed Burner

Pembakaran merupakan salah satu teknologi konversi energi yang paling banyak dipakai saat ini. Biogas merupakan energi alternatif dihasilkan dari proses pencernaan anaerob yang dilakukan oleh bakteri methanogen pada limbah organik untuk menghasilkan metana (CH4). Diperlukan analisis lebih lanjut untuk mengatasi pengaruh negatif dari CO2 pada pembakaran premiks biogas. Fokus dari kebanyakan penelitian sebelumnya adalah mengganti spesies N2 dengan CO2 sebagai campuran oksidator. Pada penelitian ini spesies N2 tetap digunakan sebagai campuran udara, sedangkan spesies CO2 ditambahkan secara bertahap berdasarkan persentase dari biogas. Sehingga secara umum penambahan CO2 lebih kecil jika dibandingkan dengan beberapa penelitian sebelumnya. Dengan menggunakan pendekatan numeris 1 dimensi pada konfigurasi counterflow burner pembakaran premiks diharapkan akan didapati perkiraan proporsi antara biogas dan oksidator yang paling efektif. Beberapa aspek yang diamati adalah temperatur adiabatis, distrubusi temperatur dan komposisi gas buang berbahaya yang dihasilkan oleh pembakaran. Pada penelitian ini dilakukan dengan metode pendekatan numeris analisis pengaruh fraksi volume CO2 dan oksidator pada pembakaran CH4/CO2/udara dan CH4/CO2/O2. Jenis burner ditetapkan menggunakan konfigurasi counterflow premixed burner. Variasi dilakukan pada kisaran mampu nyala CH4 yakni 5%-15% volume campuran bahan bakar dengan oksidator udara (CH4/CO2/udara), dan 5%-61% volume campuran bahan bakar dengan oksidator O2 murni (CH4/CO2/O2). Konsentrasi CO2 pada campuran bahan bakar mulai 0-40% dari 100% volume bahan bakar. Tekanan awal reaktan 1 atm dengan temperatur 300 K. Laju aliran reaktan awal ±6 L/min tanpa tambahan CO2. Jarak antar pipa Counterflow flame burner adalah 20 mm sehingga titik stagnasi yang didapatkan terletak pada 10mm koordinat z. Hasil penelitian menunjukkan penurunan temperatur akibat penambahan CO2 lebih signifikan pada campuran kaya bahan bakar. Selain berefek menyerap sebagian temperatur secara fisik, dari analisa Cp menunjukkan bahwa CO2 juga memiliki potensi berpengaruh secara kimiawi dengan mempengaruhi nilai fraksi Cp spesies hasil pembakaran lainnya. Fraksi massa NOx terbentuk hanya pada campuran miskin bahan bakar CH4/CO2/udara dan nilainya turun seiring dengan adanya penambahan CO2 akibat penurunan temperatur. Hal ini dikarenakan terdapat penurunan laju pelepasan kalor pada reaksi NO + N ↔ N2 + O, reaksi N + O2 ↔NO + O, reaksi N + OH↔NO + H dan reaksi N + CO2↔NO + CO. Reaksi N + CO2 ↔ NO + CO mengalami kenaikan akan tetapi nilainya tidak terlalu siginifikan jika dibandingkan dengan penurunan kelima reaksi lainnya. Pada kedua reaktan fraksi massa CO tertinggi berada pada kondisi campuran terkaya bahan bakar dan efek penambahan CO2 bersifat meningkatkan nilai fraksi massa CO. Terdapat penurunan cukup drastis pada reaksireaksi yang mengkonversi spesies CO untuk menjadi CO2 pada setiap penambahan CO2 di rasio ekuivalen yang sama. Reaksi-reaksi tersebut antara lain reaksi CO + O (+M) ↔ CO2 (+M), reaksi CO + O2↔CO2 + O dan reaksi CO + OH ↔CO2 + H