SNTMUT - 2014
ISBN: 978-602-70012-0-6
ANALISA PROKSIMAT BRIKET BIOARANG CAMPURAN LIMBAH AMPAS TEBU DAN ARANG KAYU Eddy Elfiano, M. Natsir. D, Doni Indra Program Studi Teknik Mesin FakultasTeknik Universitas Islam Riau E-mail :
[email protected] Abstrak Dalam penelitian ini arang kayu dan limbah ampas tebudimanfaatkansebagai bahan bakar dengan cara mengubahnyamenjadi briket bioarang. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kemungkinan limbah ampas tebu dimanfaatkan sebagai bahan pembuat briket dan juga mengetahui pengaruh komposisi, bahan perekat dan tekanan pada nilai proksimat. Hasil penelitian menunjukan bahwa persentase kadar air, kadar asap dan kadar abu pada briket yang terbuat dari 100% ampas tebu dengan perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa adalah paling tinggi dibandingkan briket jenis lain. Sebaliknya, briket arang kayu secara umum menunjukan nilai kadar proksimat yang lebih rendah. Penggunaan damar sebagai bahan perekat dan tekanan tinggi 7,86 MPa dalam proses pencetakan briket diketahui berpengaruh baik dalam menghasilkan briket dengan nilai proksimat rendah. Kandungan air di dalam briket lebih dipengaruhi oleh jenis perekat, hal ini ditunjukan oleh kadar air yang tidak jauh berbeda antara briket arang kayu dan briket ampas tebu dengan bahan perekat damar. Penelitian ini menunjukan bahwa limbah ampas tebu dapat diperbaiki nilai proksimatnya dengan cara menambahkan arang kayu, menggunakan perekat damar dan dicetak pada tekanan tinggi sehingga berpeluang untuk dimanfaatkan sebagai bahan pembuat briket. Kata kunci : briket, bioarang,ampas tebu, analisa proksimat, .
Pendahuluan Konsumsi bahan bakar di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Diperkirakan dalam kurun waktu 10-15 tahun kedepan cadangan minyak di Indonesia akan menipis. Perkiraan ini terbukti dengan seringnya terjadi kelangkaan BBM di beberapa daerah di Indonesia.(Hambali dkk,2006). Kelangkaan dan kenaikan harga minyak akan terus terjadi karena sifatnya yang non-renewable. Hal ini harus segera diimbangi dengan penyediaan sumber energi alternatif yang renewable, melimpah jumlahnya, dan murah harganya sehingga terjangkau oleh masyarakat luas. Disamping untuk mendapatkan sumber energi baru, usaha yang terus menerus dilakukan dalam rangka mengurangi emisi CO2 guna mencegah terjadinya pemanasan global telah mendorong penggunaan energi biomassa sebagai pengganti energi bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan batu bara. (Winaya, 2008).Penggunaan biomassa sebagai sumber energi sangat baik bagi lingkungan karena biomassa merupakan sumber energi dengan jumlah bersih CO2 yang lebih sedikit dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar fosil (Sinya Yokoyama, 2008), sehingga tidak berpengaruh pada efek gas rumah kaca.Limbah ampas tebu mempunyai peluang untuk dimanfaatkan secara optimal sebagai energi alternatif yang bermanfaat bagi kebutuhan masyarakat dan ramah terhadap lingkungan. Pemanfaatan dilakukan dengan cara mengubah limbah ampas tebu menjadi briket. Briket yang dibuat adalah briket bioarang dengan cara limbah ampas tebu diarangkan terlebih dahulu kemudian diayak dan dicampur dengan bahan perekat. Pada penelitian ini, ampas tebu dan arang kayu dipilih sebagai bahan biomassa yang kemudian dibuat menjadi briket bioarang.Pemilihan ini dilakukan karena ampas tebu banyak terdapat diperkotaan dan ditemukan dalam jumlah yang cukup banyak dan belum dimanfaatkan secara optimal.Analisa proksimat dilakukan pada briket ini untuk mengetahui karakteristik pembakaran sehingga briket ini berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif.
Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014
KE14 - 1
SNTMUT - 2014
ISBN: 978-602-70012-0-6
Metodologi Penelitian Pada penelitian ini, arang kayu (AK) dan ampas tebu (AT) dibuat menjadi briket dalam berbagai komposisi dengan menggunakan kanji dan damar sebagai perekat.Proses pencetakan dilakukan dengan tiga variasi tekanan masing-masing adalah 3,15 MPa, 6,29 MPa dan 7,86 MPa.Pada setiap spesimen dilakukan analisa proksimat dengan tiga jenis pengujian yang berbeda yaitu pengujian kadar air (moisture content), kadar asap (volatile matter), dan kadar abu (ash content). Pengujian ini dilakukan dengan cara memanaskan briket bioarang di dalam tunggu temperatur tinggi (high temperature furnace). Setelah mendapatkan hasil analisa uji proksimat untuk briket arang kayu (AK) dan ampas tebu (AT) pada tiga variasi tekanan, dilakukan pembuatan briket campuran arang kayu dan ampas tebu dengan komposisi AK : AT = 70 : 30 pada tekanan 3,15 MPa, , 60 : 40 pada tekanan 6,29 MPa dan 50 : 50 pada tekanan 7,86 MPa. Keadaan ini sengaja dilakukan untuk melihat faktor manakah diantara komposisi, jenis perekat dan tekanan yang sangat berpengaruh pada kualitas briket yang dihasilkan ditinjau dari hasil analisa uji proksimat.Jumlah spesimen briket yang dibuat beserta variasi komposisi, perekat dan tekanan yang digunakan dalam penelitian ini secara terperinci dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Variasi komposisi, bahan perekat dan tekanan spesimen briket No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Komposisi AK AT 100 100 100 100 100 100 70 70 60 60 50 50
100 100 100 100 100 100 30 30 40 40 50 50
Perekat Kanji Damar √ √ √
3,15
Tekanan (MPa) 6,29 7,86
√ √ √ √ √ √
√ √ √
√ √ √ √ √ √
√ √ √ √ √
√ √ √ √ √
√ √ √ √
√ √ √ √
Standar pengujian dan rumus yang digunakan dalam analisa uji proksimat adalah sebagai berikut : 1. Kadar air (moisture content) Perhitungan persentase kadar air (moisture content) yang terkandung di dalam briket tersebut menggunakan standar ASTM D-3173-03 dengan persamaan sebagai berikut : Moisture content, % = 100 % (1) Dimana : a = Massa awal briket (gram) b = Massa briket setelah pemanasan 107 oC (gram) 2. Kadar asap (volatile matter) Perhitungan persentase kadar zat asap (volatile matter) yang terkandung di dalam briket bioarang ampas tebu menggunakan standar ASTM D-3175-02 dengan persamaan sebagai berikut : Volatile matter, % = 100 % (2) Dimana : c = Massa briket setelah pemanasan pada temperatur 950oC (gram) Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014
KE14 - 2
SNTMUT - 2014
ISBN: 978-602-70012-0-6
3.
Kadar abu (ash content) Perhitungan persentase kadar abu (ash content) briket bioarang menggunakan standar ASTM D-3174-04 dengan persamaan sebagai berikut. (3) Ash content , % = x 100 % o Dimana : d = Massa briket setelah pemanasan 750 C (gram) Hasil dan Pembahasan Dari hasil pengujian analisa proksimat terhadap masing-masing briket, dilakukan perhitungan kadar air (MC), kadar asap (VM) dan kadar abu (AC) dengan menggunakan rumus (1), (2) dan (3) seperti telah dijelaskan pada metodologi. Hasil perhitungan analisa proksimat briket arang kayu dan ampas tebu (sebelum dicampur) diperlihatkan pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil analisa proksimat briket arang kayu dan ampas tebu No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Komposisi AK AT 100 100 100 100 100 100 -
100 100 100 100 100 100
Perekat Kanji Damar √ √ √
Tekanan (MPa) 3,15 6,29 7,86 √ √ √
√ √ √ √ √ √
√ √ √ √ √ √
√ √ √
√ √ √
Analisa Proksimat (%) MC VM AC 4,40 35,22 7,55 2,03 31,08 6,76 1,37 28,77 5,96 3,25 34,55 6,36 1,99 29,80 5,63 1,36 26,53 5,37 5,10 39,49 9,55 2,68 37,58 7,38 1,49 30,60 7,16 3,36 36,91 8,05 2,05 35,62 6,51 1,47 30,15 6,10
Tabel 2 menunjukan bahwa untuk briket arang kayu kadar air tertinggi (MC) terdapat pada briket dengan perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa yaitu sebesar 4,4 % sedangkan kadar air terendah terdapat pada briket dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 1,36 %. Kadar asap (VM) tertinggi terdapat pada briket dengan perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa yaitu sebesar 35,52 % sedangkan kadar asap terendah terdapat pada briket dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 26,53 %. Kadar abu (AC) tertinggi terdapat pada briket dengan perekat kanji dan tekan 3,15 MPa yaitu sebesar 7,55 % sedangkan kadar abu terendah terdapat pada briket dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 5,37 %. Hasil ini lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 1(a). Untuk briket ampas tebu, kadar air tertinggi terdapat pada briket dengan perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa yaitu sebesar 5,10 % sedangkan kadar air terendah terdapat pada briket dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 1,47 %. Kadar asap tertinggi terdapat pada briket dengan perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa yaitu sebesar 39,49 % sedangkan kadar asap terendah terdapat pada briket dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 30,15 %. Kadar abu tertinggi terdapat pada briket dengan perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa yaitu sebesar 9,55 % sedangkan kadar abu terendah terdapat pada briket dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 6,10 %, seperti terlihat pada Gambar 1(b). Untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang perbandingan hasil analisa proksimat antara briket arang kayu dengan briket ampas tebu, maka hasil analisa untuk kedua jenis briket tersebut dibandingkan dalam grafik seperti terlihat pada Gambar 2. Berdasarkan Gambar 2, diketahui bahwa secara umum persentase kadar air, kadar asap dan kadar abu pada briket ampas tebu memiliki nilai yang lebih tinggi dibanding pada briket arang kayu. Kadar air untuk briket dengan perekat damar tidak jauh berbeda antara briket ampas tebu dengan briket arang kayu.Hal ini menunjukan bahwa kandungan air Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014
KE14 - 3
SNTMUT - 2014
ISBN: 978-602-70012-0-6
dalam briket pada dasarnya berasal dari perekat. Analisa proksimat juga menunjukan bahwa kenaikan tekanan akan menurunkan persentase kandungan air, kandungan asap dan kandungan abu. Untuk briket campuran arang kayu dan ampas tebu dengan berbagai komposisi dan tekanan, hasil analisa proksimat diberikan pada Tabel 3.Ditunjukan bahwa nilai analisa proksimat paling rendah terdapat pada briket campuran AK dan AT dengan komposisi 50 : 50, menggunakan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa, sedangkan nilai paling tinggi ditunjukkan oleh briket campuran dengan komposisi AK : AT = 70 :30, perekat kanji dan tekanan 3,15 MPa. Briket Arang kayu
a)
40
50 Nilai Proksimat (%)
Nilai Proksimat (%)
b)
Briket Ampas Tebu
30 20 10 0
40 30 20 10 0
K ; 3,15 K ; 6,29 K ; 7,86 D ; 3,15 D ; 6,29 D ; 7,86 MPa MPa MPa MPa MPa MPa
K ; 3,15 K ; 6,29 K ; 7,86 D ; 3,15 D ; 6,29 D ; 7,86 MPa MPa MPa MPa MPa MPa
Jenis Briket Kadar air
Jenis Briket Kadar air Kadar asap
Kadar asap
Gambar 1.Grafik nilai proksimat briket arang kayu (a) dan briketampas tebu (b). a)
6 4
Kadar asap (%)
Kadar air (%)
5 3 2 1 0
b)
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
K. 3,15 K. 6,29 K. 7,86 D. 3,15 D. 6,29 D. 7,86 MPa MPa MPa MPa MPa MPa
K. 3,15 K. 6,29 K. 7,86 D. 3,15 D. 6,29 D. 7,86 MPa MPa MPa MPa MPa MPa
Jenis briket Briket ampas tebu Briket arang kayu
Jenis briket Briket ampas tebu Briket arang kayu
c)
12
Kadar abu (%)
10 8 6 4 2 0 K. 3,15 K. 6,29 K. 7,86 D. 3,15 D. 6,29 D. 7,86 MPa MPa MPa MPa MPa MPa
Jenis briket Briket ampas tebu Briket arang kayu
Gambar 2.Perbandingan nilai proksimat briket arang kayu dan briket ampas tebu yang meliputi persentase kadar air (a), kadar asap (b) dan kadar abu (c). Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014
KE14 - 4
SNTMUT - 2014
ISBN: 978-602-70012-0-6
Untuk mengetahui faktor dominan yang mempengaruhi nilai proksimat, maka dilakukan perbandingan nilai tertinggi dan nilai terendah hasil analisa proksimat untuk briket campuran dan briket tanpa dicampur.Hasilnya ditunjukan pada Gambar 3. Gambar 3 menunjukan bahwa kadar air paling rendah dimiliki oleh briket dengan komposisi AK : AT = 50 : 50, perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 0,34%. Nilai ini paling rendah bahkan bila dibandingkan dengan semua briket yang telah diuji coba pada penelitian ini. Sedangkan nilai kadar asap dan kadar abu terendah dimiliki oleh briket 100% arang kayu, perekat damar dan tekanan 7,86 MPa yaitu sebesar 26,53% dan 5,37%. Tabel 3. Hasil analisa proksimat briket campuran arang kayu dan ampas tebu
70 70 60 60 50 50
Perekat Kanji Damar
30 30 40 40 50 50
Kadar air dan Kadar abu (%)
1 2 3 4 5 6
Komposisi AK AT
√ √ √ √
Tekanan (MPa) 3,15 6,29 7,86 √ √ √ √
√
√ √
√
Analisa Proksimat (%) MC VM AC 4,67 3,33 3,45 2,23 3,08 0,34
36,67 34,67 31,03 30,74 29,79 28,62
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
10,67 9,27 9,66 8,51 8,39 7,59
Kadar asap (%)
No
AK 100; D; AT 100; K; AK 70 ; K; AK 50; D; 7.86 Mpa 3.15 Mpa 3.15 Mpa 7.86 Mpa Jenis Briket Kadar air
Kadar abu
Kadar asap
Gambar 3.Perbandingan nilai proksimat briket campuran arang kayu dan ampas tebu dengan briket tanpa dicampur. Berdasarkan semua hasil di atas dapat diambil kesimpulan bahwa komposisi briket, jenis perekat dan tekanan yang digunakan sangat mempengaruhi kualitas briket yang dihasilkan.Tekanan yang tinggi menyebabkan semakin padatnya partikel serbuk arang kayu dan ampas tebu mengisi ruang-ruang kosong di dalam briket, sehingga ketika dipanaskan, nilai proksimat briket tersebut menjadi rendah.Penggunaan arang kayu sebagai material briket juga memberi pengaruh baik pada nilai proksimat bila dibandingkan dengan penggunaan ampas tebu. Pemilihan damar sebagai perekat dibandingkan dengan kanji juga akan menurunkan nilai proksimat. Berbeda dengan kadar asap dan kadar abu, dimana nilai terendah ditemukan pada briket dengan komposisi dominan adalah arang kayu, maka hasil pengujian pada briket campuran membuktikan bahwa kadar air yang paling rendah justru ditemukan pada briket dengan campuran 50 AK dan 50 AT. Dapat disimpulkan bahwa penggunaan perekat damar dan tekanan tinggi dalam proses pencetakan lebih banyak mempengaruhi kadar air dibandingkan dengan komposisi briket. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014
KE14 - 5
SNTMUT - 2014
ISBN: 978-602-70012-0-6
Kesimpulan Hasil penelitian dan pengujian briket bioarang ampas tebu dan arang kayu terhadap pengujian proksimat dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Nilai proksimat tertinggi ditunjukan oleh briket dari 100% ampas tebu, menggunakan perekat kanji dan dicetak pada tekanan 3,15 MPa. 2. Briket yang terbuat dari 100% arang kayu, dengan perekat damar dan tekanan 7,86 MPa memberikan nilai proksimat terendah kecuali untuk kadar air. 3. Pencampuran ampas tebu dengan arang kayu sebagai bahan pembuat briket telah berhasil menurunkan nilai proksimat. 4. Penggunaan perekat damar dan tekanan tinggi dalam proses pembuatan briket adalah sangat penting untuk menghasilkan briket dengan nilai proksimat yang rendah. 5. Limbah ampas tebu dapat dijadikan alternatif sebagai bahan pembuat briket. Daftar Pustaka ASTM D 3173, 2003, Standar Test Method for Moisture in the Analysis Sampel of Coal and Coke. ASTM D 3174, 2004, Standar Test Method for Ash in the Analysis Sampel of Coal and Coke from Coal. ASTM D 3175, 2002, Standar Test Method for Volatile matter in the Analysis Sampel of Coal and Coke. Hambali, E., 2006, Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel, Penebar Swadaya, Bogor Ismun, 1998, Teknologi Tepat Guna, Membuat Briket Bioarang, Kanisius, Yogyakarta Komoditas Dian Aksara, 2007, Energi Alternatif, Yudhistira, Ciawi, Bogor Rislima Sitompul, 2011, Manual Pelatihan, Teknologi Terbarukan yang Tepat Untuk Aplikasi di Masyarakat Perdesaan, PNPM, Jakarta Winaya, Suprapta, 2008, Prospek Energi Dari Sekam Padi dengan Teknologi Fluidized Bed Combustion Yokoyama, S., 2008, Buku panduan biomassa asia, The Japan Institute Of Energy, Japan
Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti Gd. Hery Hartanto, Teknik Mesin - FTI - Usakti, 20 Februari 2014
KE14 - 6
