Plasma arc cutting adalah proses pemotongan termal yang menggunakan busur listrik untuk menghasilkan semburan plasma yang dapat memotong berbagai material. Namun, tahukah Anda bahwa mesin pemotong busur plasma juga dapat dimodifikasi menjadi reaktor plasma, yang dapat digunakan untuk menggasifikasi sampah menjadi gas sintesis? Gas sintesis adalah gas yang mengandung hidrogen, karbon monoksida, dan metana, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar atau bahan kimia. Bagaimana cara, manfaat, tantangan, dan prospek dari modifikasi plasma cutting untuk penggunaan gasifikasi sampah? Mari kita simak penjelasannya dalam tulisan ini.
Cara Mengubah
Untuk mengubah mesin pemotong busur plasma menjadi reaktor plasma, kita perlu memahami prinsip kerja, komponen, dan parameter proses dari mesin pemotong busur plasma. Mesin pemotong busur plasma terdiri dari sumber daya, pasokan gas, obor, dan benda kerja. Sumber daya memberikan arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC) ke obor, yang menciptakan busur listrik antara elektroda dan benda kerja atau nosel. Pasokan gas memberikan gas plasma, seperti udara, nitrogen, oksigen, atau argon, yang mengalir melalui obor dan diionisasi oleh busur listrik, membentuk semburan plasma yang keluar dari nosel.Â
Semburan plasma memiliki suhu tinggi (hingga 30.000 °C), kecepatan tinggi (hingga 20.000 m/s), dan kepadatan energi tinggi, yang dapat melelehkan dan menerbangkan material yang akan dipotong. Parameter proses dari pemotongan busur plasma meliputi arus pemotongan, tekanan gas, kecepatan pemotongan, celah busur, dan sudut obor, yang memengaruhi kualitas dan efisiensi proses pemotongan. Jenis utama dari pemotongan busur plasma adalah busur yang tidak ditransfer dan busur yang ditransfer, tergantung apakah busur dibentuk antara elektroda dan nosel atau antara elektroda dan benda kerja.
Untuk memodifikasi mesin pemotong busur plasma menjadi reaktor plasma, kita perlu mengubah desain dan konfigurasi dari obor, menambahkan sirkuit kontrol dan sumber tegangan tinggi, dan memasukkan gas reaktan atau katalis ke semburan plasma. Dengan cara ini, kita dapat menghasilkan dan mempertahankan reaksi kimia antara gas plasma dan gas reaktan, yang dapat mengubah sampah menjadi gas sintesis. Jenis utama dari reaktor plasma yang dibuat dari mesin pemotong busur plasma adalah reaktor plasma busur meluncur dan gasifikasi busur plasma.
Reaktor plasma busur meluncur adalah alat yang menggunakan busur plasma yang meluncur di sepanjang dua elektroda yang menjauh, dan gas reaktan, seperti uap, oksigen, atau karbon dioksida, untuk memulai dan mempertahankan reaksi kimia, seperti konversi gas, sintesis, dan dekomposisi. Busur plasma dapat mencapai suhu lebih dari 5000 °C, yang cukup untuk mengurai gas reaktan menjadi atom-atom dasar. Atom-atom ini kemudian bereaksi dengan gas plasma atau gas reaktan lainnya untuk membentuk gas sintesis yang mengandung hidrogen, karbon monoksida, dan metana.
Gasifikasi busur plasma adalah proses yang menggunakan busur plasma yang dihasilkan oleh elektroda grafit, dan material sampah, seperti sampah padat kota, untuk menghasilkan gas sintesis. Busur plasma dapat mencapai suhu lebih dari 3000 °C, yang cukup untuk mengurai material sampah menjadi atom-atom dasar. Atom-atom ini kemudian bereaksi dengan oksigen, uap, atau karbon dioksida untuk membentuk gas sintesis yang mengandung hidrogen, karbon monoksida, dan metana.
ManfaatÂ
Modifikasi plasma cutting untuk penggunaan gasifikasi sampah memiliki beberapa manfaat dibandingkan dengan metode konvensional atau alternatif lainnya, seperti:
- Suhu tinggi: Modifikasi plasma cutting dapat mencapai suhu yang sangat tinggi, yang dapat mengurai sampah menjadi atom-atom dasar, tanpa memerlukan bahan bakar tambahan atau katalis. Suhu tinggi juga dapat meningkatkan laju reaksi, selektivitas, dan hasil dari gasifikasi sampah.
- Energi padat tinggi: Modifikasi plasma cutting memiliki energi padat yang tinggi, yang dapat menghasilkan gas sintesis yang kaya energi dan ramah lingkungan, tanpa menghasilkan tar atau partikulat yang dapat mengganggu proses atau peralatan gasifikasi.
- Laju pemanasan cepat: Modifikasi plasma cutting memiliki laju pemanasan yang cepat, yang dapat mengurangi waktu dan biaya proses gasifikasi sampah, serta meningkatkan efisiensi termal dan kimia dari gasifikasi sampah.
- Fleksibilitas tinggi: Modifikasi plasma cutting memiliki fleksibilitas yang tinggi, yang dapat menggasifikasi berbagai jenis sampah, seperti sampah organik, sampah anorganik, sampah basah, atau sampah kering, dengan mengubah parameter proses, seperti suhu, tekanan, aliran, atau komposisi gas. Fleksibilitas ini juga dapat menghasilkan berbagai jenis gas sintesis, seperti gas yang kaya hidrogen, gas yang kaya karbon monoksida, atau gas yang kaya metana, dengan mengubah gas reaktan, seperti uap, oksigen, atau karbon dioksida.
