ANALISIS VARIASI DIAMETER TANDON TUNGKU DAN BIOPELET TERHADAP EFISIENSI ENERGI BAHAN BAKAR (STUDI KASUS SEKAM PADI DAN KULIT KOPI)
MASITOH
DEPARTEMEN FISISKA FAKULTAS MATEMAITIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
ii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Variasi Diameter Tandon Tungku dan Biopelet terhadap Efisiensi Energi Bahan Bakar (Studi Kasus Sekam Padi dan Kulit Kopi) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Maret 2013
Masitoh NIM G74080051
iii
ABSTRAK MASITOH. Analisis Variasi Diameter Tandon Tungku dan Biopelet terhadap Efisiensi Energi Bahan Bakar (Studi Kasus Sekam Padi dan Kulit Kopi). Dibimbing oleh IRZAMAN dan MERSI KURNIATI Biopelet adalah bahan bakar biomassa padat dengan kerapatan dan keseragaman ukuran yang lebih baik dari biomassanya. Variabel yang mempengaruhi kesempurnaan pembakaran: ukuran partikel dan karakteristik bahan. Tujuan penelitan ini adalah membandingkan efisiensi bahan bakar biopelet terhadap biomassanya serta menganalisis pengaruh diameter biopelet dan tandon tungku terhadap efisiensi energi. Bahan yang diteliti sekam padi dan kulit kopi. Analisis data menggunakan rancangan kelompok lengkap. Kulit kopi kurang baik sebagai bahan bakar alternatif tungku. Sekam padi dan biopeletnya pada proses pendidihan 0.5 L air menghasilkan efisiensi energi yang hampir sama sekitar 16%. Suhu bara biopelet sekam padi lebih tinggi dan tahan lama dibandingkan sekamnya sekitar 6700C, sehingga waktu pendidihan lebih cepat 3 menit. Masing-masing efisiensi terbesar pada diameter biopelet sekam padi terhadap diameter tandon tungku, yaitu 16.9% dengan diameter biopelet 4 mm pada tandon 12 cm, 16.6% dengan diameter biopelet 5 mm pada tandon 9 cm, dan 15.5% dengan diameter biopelet 16 mm pada tandon 6 cm. Hasil tersebut menunujukkan bahwa luas penampang bahan terhadap oksigen yang dibutuhkan berbanding lurus mempengaruhi efisiensi energi. Kata kunci: biomassa, biopelet, kulit kopi, sekam padi, tungku sekam
ABSTRACT MASITOH. The Variation Analysis of Reservoir Furnace and Biopellet Diameters to the Energy Efficiency of Fuel (Case Study Rice Husk and Coffee Comb). Supervised by IRZAMAN and MERSI KURNIATI. Biopellet is the solid fuel biomass with the better density and uniformity of size than its biomass. The variables affecting burning completion of fuel are size of particles and material characteristics. The purpose of the research was to compare efficiency of fuel biopellet with its biomass, and analyze the influence of biopellet diameter and reservoir furnace to energy efficiency. Materials researched were rice husk and coffee comb. Analysis of data used design group complete. The coffee comb was not good enough as alternative fuel for furnace. Rice husk and its biopellet in processing of boiling 0.5 L water produced energy efficiency approximately same about 16%. Temperature of ember biopellet rice husk higher and durable than its rice husk about 6700C, therefore boiling time was faster than its biomass about 3 minutes. The bigger efficiency of each diameter biopellet to diameter reservoir furnace, were 16.9% with biopellet diameter was 4 mm used reservoir 12 cm, 16.6% with diameter biopellet was 5 mm used reservoir 9 cm, and 15.5% with biopellet diameter was 16 mm used reservoir 6 cm. The result indicated that the sectional area material to oxygen directly proportional affected energy efficiency. Keywords: biomass, biopellet, coffee comb, husk furnace, rice husk
ii
ANALISIS VARIASI DIAMETER TANDON TUNGKU DAN BIOPELET TERHADAP EFISIENSI ENERGI BAHAN BAKAR (STUDI KASUS SEKAM PADI DAN KULIT KOPI)
MASITOH
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PEMGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013 iii
iv
Judul Skripsi : Analisis Variasi Diameter Tandon Tungku dan Biopelet terhadap Efisiensi Energi Bahan Bakar (Studi Kasus Sekam Padi dan Kulit Kopi) Nama
: Masitoh
NIM
: G74080051
Disetujui oleh
Dr. Ir. Irzaman, M.Si
Mersi Kurniati, S.Si, M.Si
Pembimbing I
Pembimbing II
Diketahui
Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
v
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2012 ini ialah bahan bakar tebarukan, dengan judul Analisis Variasi Diameter Tandon Tungku dan Biopelet terhadap Efisiensi Energi Bahan Bakar (Studi Kasus Sekam Padi dan Kulit Kopi). Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Irzaman, M.Si dan Ibu Mersi Kurniati, S.Si, M.Si selaku pembimbing serta Bapak Abdul Jamil Husin M.Si sebgai penguji yang telah banyak memberi saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Atip dan Bapak Wardi dari dan Laboratorium Produksi Pakan Fakultas Peternakan, staf Departemen Fisika. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya, tak lupa kepada Mulyana, Hema, Rifka, seluruh teman Fisika 45, Ernawati, Dyah Anna, Rani Nuraisah, Nurul Rahayu, Niken Khusnul, Wahyu Widiya, Tata Fida, Teh Dewi Ratih, dan seluruh keluarga besar Asrama Putri Darmaga sebagai sahabat yang selalu memberi dukungan dan semangat dalam proses penelitian maupun penyusuna karya ilmiah ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2013
Masitoh
vi
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN Latar Belakang
1 1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
BAHAN DAN METODE
2
Tempat dan Waktu Penelitian
2
Alat dan Bahan
2
Metode Penelitian
2
Pembuatan Biopelet
2
Proses Pembakaram
3
Perhitungan Efisiensi Bahan Bakar
3
Analisis Data
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Analisis Pengaruh Diameter Biopelet dan Tandon Tungku terhadap Efesiensi Energi Bahan Bakar
8
Perbandingkan Efisiensi Energi Bahan Bakar Sekam dengan Biopelet Sekam
10
Analisis Efisiensi Energi Bahan Bakar Biopelet Kulit Kopi
12
SIMPULAN DAN SARAN
12
Simpulan
12
Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
13
LAMPIRAN
15
RIWAYAT HIDUP
35
vii
DAFTAR TABEL 1 Hasil uji pembakaran bahan bakar sekam padi dan biopelet sekam padi pada tungku dengan variasi diameter tandon 2 Sidik ragam data tabel 3.1 3 Kandungan gugus fungsi arang sekam padi dan biopelet
6 9 11
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Desain tungku sekam Mesin pencetak pelet Bak penampung bahan Biopelet sekam padi (a) berdiameter 4 mm, (b) berdiameter 5 mm, (c) berdiameter 16 mm Biopelet kulit kopi (a) berdiameter 4 mm, (b) berdiameter 5 mm, (c) berdiameter 16 mm Efisiensi biopelet sekam padi terhadap diameter tandon tungku Efisiensi sekam padi dan biopelet sekam padi terhadap waktu Spektrum FTIR arang sekam padi dan arang biopelet Api hasil pembakaran bahan bakar (a) sekam padi, (b) biopelet sekam padi
3 7 7 7 8 9 10 11 12
DAFTAR LAMPIRAN 1 Diagram alir penelitian 2 Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar sekam untuk mendidihkan 0,5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda 3 Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar biopelet sekam dengan diameter 4 mm untuk mendidihkan 0,5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda 4 Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar biopelet sekam dengan diameter 5 mm untuk mendidihkan 0,5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda 5 Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar biopelet sekam dengan diameter 16 mm untuk mendidihkan 0,5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda 6 Jumlah koreksi (JK) umum, JK ulangan, JK perlakuan, dan JK galat 7 Jumlah koreksi (JK) ketiga komponen factorial dari jumlah kuadrat perlakuan 8 Kuadrat tengah untuk untuk setiap sumber keragaman 9 Nilai F untuk masing-masing komponen 10 Koefisien keragaman
viii
15
16
20
24
28 32 33 33 34 34
PENDAHULUAN Latar Belakang Menurut perkiraan Indonesia Energy Outlook (2002), sumber daya biomassa Indonesia mampu memproduksi setidaknya 434000 GW atau sama dengan 255 juta barel minyak per tahun, sehingga dapat mengganti sekitar 30% dari konsumsi minyak bumi, namun belum termanfaatkan secara baik. Biomassa sebagai energi modern banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dan pemanas domestik di negara-negara seperti Denmark, Finlandia dan Swedia.1 Biomassa limbah pertanian merupakan bahan baku yang memiliki nilai ekonomis tinggi serta merupakan sumber energi yang bersih dan dapat diperbarui.2 Penggunaan bahan bakar biomassa secara langsung tanpa pengolahan akan menimbulkan penyakit pernafasan yang disebabkan oleh karbon monooksida, sulfur dioksida (SO2) dan bahan partikulat,3 karena sifat fisisnya yang kurang baik seperti, kerapatan, energi yang rendah, permasalahan penanganan, penyimpanan dan transportasi.2 Isobe et al.(2005) mengatakan bahwa konsentrasi SO2 yang dihasilkan dari penggunaan biomassa briket jelas berkurang dibandingkan dengan yang dihasilkan dari penggunaan batubara.4 Biopelet adalah jenis bahan bakar padat berbasis limbah biomassa dengan ukuran lebih kecil dari ukuran briket. Biopelet mempunyai densitas dan keseragaman ukuran yang lebih baik dari briket.5 Biopelet biasanya dibuat dari limbah kayu yang merupakan produk sampingan dari pembuatan furnitur dan produk hutan lainnya.6 Biopelet yang banyak dikembangkan saat ini adalah biopelet sekam padi. Ketersediaan sekam padi tidak merata ada di seluruh Indonesia separti, di Lampung, Sumatera Selatan, dan Bengkulu misalnya, lebih banyak perkebunan kopi dibandingkan pesawahan padi, sehingga lebih banyak kulit kopi dibandingkan sekam padi. Saktiana et al. (2010) menyatakan bahwa kulit kopi sebagai bahan bakar memiliki nilai kalor sebesar 3168 kcal/kg dengan efisiensi pembakaran kulit kopi 0.94 pada alat pengering kopi.7 Ini menunjukkan bahwa kulit kopi dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif. Salah satu indikasi bahwa pembakaran dikatakan sempurna adalah apabila dalam reaksi pembakaran tersebut tidak terbentuk gas karbon monoksida (CO). Pada pembakaran sempurna seluruh karbon terbakar habis membentuk gas CO2 dan seluruh hidrogen terkonversi menjadi uap air (H2O). Variabel-variabel yang berperanan signifikan dalam proses pembakaran antara lain adalah ukuran partikel, kebutuhan oksigen, dan karakteristik bahan. Berdasarkan hasil penelitian Mahidin et al. (2009), efisiensi pembakaran maksimum untuk pembakaran bahan bakar didapatkan pada ukuran partikel yang kecil. 8 Berdasarkan latar belakang tersebut, peneliti tertarik untuk menganalisis efisiensi bahan bakar biopelet berbahan sekam padi dan kulit kopi pada tungku bertandon bahan bakar dalam bentuk kerucut terbalik dengan variasi diameter lubang tandon dan diameter biopelet.
2
Perumusan Masalah 1. Bagaimana efisiensi energi biopelet sekam padi dan kulit kopi dibandingkan biomassanya? 2. Bagaimana pengaruh diameter biopelet terhadap efisiensi energi bahan bakar? 3. Bagaimana pengaruh diameter tandon tungku terhadap efisiensi energi bahan bakar yang digunakan? Tujuan Penelitian 1. Menganalisis efisiensi energi bahan bakar sekam padi dan kulit kopi sebelum dan sesudah dibuat biopelet. 2. Menganalisis pengaruh diameter bahan bakar biopelet terhadap efesiensi energinya. 3. Menganalisis pengaruh diameter tandon tungku terhadap efesiensi energi bahan bakar. Hipotesis 1. Biopelet memiliki efisiensi energi lebih besar dibandingkan biomassanya. 2. Semakin kecil diameter biopelet maka semakin besar efisiensinya. 3. Semakin besar diameter tandon tungku yang digunakan maka semakin besar efisiensi yang dihasilkan.
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di desa Babakan – Darmaga – Bogor dan Laboratorium Produksi Pakan Fakultas Peternakan IPB. Alat dan Bahan a. Alat yang digunakan pembuatan biopelet adalah: Mesin penghancur (hammer mill), untuk menyeragamkan ukuran partikel bahan baku, mesin pencetak pelet (pellet mill) dengan kapasitas 300 kg/jam dan ukuran ring die mills16 mm, 5 mm, dan 4 mm untuk mencetak pelet. Bak pengaduk, bak penampung produk, dan timbangan 100 kg. b. Perlengkapan uji pembakaran: tungku sekam, dandang, timbangan digital, mini IR termometer SE-9785A, korek api, air, spirtus, dan stopwatch. c. Bahan pembuatan biopellet adalah: sekam padi, kulit kopi, dan minyak goreng curah. Metode Penelitian Tahapan penelitian ini meliputi pembuatan biopelet, proses pembakaran, serta analisis data. Proses pembakaran meliputi pengukuran lama pendidihan air, suhu bara, dan massa bahan bakar terpakai. Analisis data meliputi penghitungan efisiensi bahan bakar, uji statistik menggunakan RKL, dan analisis FTIR. Penjabaran tahapan penelitian dibahas dalam subbab selanjutnya.
2
3
Pembuatan Biopelet 1. Pengecilan ukuran bahan; bertujuan menghaluskan bahan untuk mempermudah proses pencetakan biopelet. 2. Pembuatan biopelet; biopelet dibuat dengan penambahan minyak goreng curah sebanyak 2% (b/b). Minyak goreng curah digunakan sebagai pelumas pada die sehingga biopelet lebih mudah diproduksi. 3. Pencetakan biopelet; dilakukan menggunakan ring die pellet mill bertekanan tinggi dengan ukuran diameter dies 4 mm, 5 mm, dan 16 mm dengan kapasitas produksi 300 kg/jam. Proses Pembakaran Alat utama yang digunakan pada penelitian ini adalah tungku sekam. Desain tungku sekam ditunjukkan pada Gambar 2.1. Dalam penelitian ini variasi ukuran diameter tandon tungku yang digunakan yaitu 6 cm, 9 cm, dan 12 cm pada setiap tungku dilakukan 3 ulangan untuk masing-masing bahan bakar yaitu bahan bakar sekam padi, biopelet sekam padi, kulit kopi, dan biopelt kulit kopi.
Gambar 2.1 Desain tungku sekam.9 Keterangan : (A) Reservoir (tandon) sekam dalam bentuk kerucut terbalik (B) Cerobong berlubang untuk membatasi aliran api (C) Isolator kompor (D) Badan kompor (E) Ruang antara tatakan abu sementara dan ujung bawah kerucut (F) Reservoir abu sementara. Perhitungan Efisiensi Bahan Bakar Untuk menghitung efisiensi bahan bakar perlu dicari dahulu jumlah energi yang dibutuhkan untuk memasak dengan menggunakan persamaan: (3.1)
4
Keterangan: = laju energi yang dibutuhkan (kcal/sekon) = massa air (kg) = kalor jenis air (kcal/kg°C) = perubahan suhu (°C) = waktu pemasakan (sekon) Pemasukkan energi mengacu pada jumlah energi yang diperlukan. Dalam istilah bahan bakar, energi yang harus dimasukkan ke dalam tungku. Hal ini dapat dihitung menggunakn persamaan berikut: (3.2) Keterangan: = (Fuel consumption cate) laju bahan bakar yang dibutuhkan (kg/sekon) = laju energi yang dibutuhkan (kcal/sekon) = (Heat value fuel) energi yang terkandung dalam bahan bakar (kcal/kg) = efisiensi bahan bakar (%)9 Analisis Data Analisis data menggunakan metode rancangan kelompok lengkap (RKL) cocok untuk percobaan yang perlakuannya tidak terlalu besar dan adanya kelompok dengan ukuran yang sama, yang masing-masing berisi seluruh perlakuan. Untuk menentukan besarnya pengaruh pada masing-masing faktor: FK: faktor koreksi (3.3) JKu : jumlah kuadrat umum (3.4) JKul : jumlah kuadrat ulangan (3.5) JKp : jumlah kuadrat perlakuan (3.6) JKg : jumlah kuadrat galat (3.7) JK A : jumlah kuadrat A (diameter tendon tungku) (3.8) JK B : jumlah kuadrat B (diameter biopelet) (3.9) KT : kuadrat tengah (3.10) F : faktor (3.11)
4
5
kk : koefisien keragaman √
(3.12)
Keterangan: r : banyaknya ulangan a : taraf faktor A (diameter tendon tungku) b : taraf faktor B (diameter biopelet) T : jumlah perlakuan R : jumlah ulangan X : nilai perlakuan10
HASIL DAN PEMBAHASAN Kebutuhan energi dan laju bahan bakar pada tungku sekam berpengaruh besar terhadap efisiensi bahan bakar yang digunakan.11, 12 Tabel 3.1 menunjukkan bahwa semakin tinggi energi yang dibutuhkan dan semakin rendah laju bahan bakar yang digunakan maka efisiensi yang dihasilkan semakin tinggi. Pada penelitian ini bahan yang digunakan adalah sekam padi dan kulit kopi yang dibuat menjadi bahan bakar biopelet. Pelet diproduksi menggunakan suatu alat dengan mekanisme pemasukkan bahan secara terus-menerus serta mendorong bahan yang telah dikeringkan dan dimampatkan melewati lingkaran baja dengan beberapa lubang (ring die pellet mill) dengan diameter 4 mm, 5mm, dan 16 mm. Proses pengempaan dengan suhu 1050C dan tekanan 20 bar menghasilkan bahan yang padat dan seragam serta akan patah ketika mencapai panjang tertentu.13 Penelitian ini menggunakan alat pencetak pelet dengan bantuan mesin generator berkekuatan 1000 TW (tera watt) sebagai pembangkit listrik untuk menghidupkan mesin pencetak pelet. Gambar 3.1 menunjukkan mesin pencetak pelet. Bagian terpenting pada proses pencetakan pelet ditunjukan pada Gambar 3.2. Bahan yang telah dihaluskan dan ditambah minyak goreng curah sebagai pelumas sebanyak 2% (b/b) diaduk hingga merata. Adonan dimasukan kedalam bak penampung bahan yang kemudian akan didorong oleh pellet die rollers dengan tekanan tinggi hingga bahan masuk pada ring die mills dan menghasilkan pelet yang termampatkan dengan ukuran seragam. Gesekan antara pellet die rollers dengan ring die mills menghasilkan panas bersuhu tinggi yang secara tidak langsung membuat pelet lebih cepat kering. Ring die mills yang digunakan berdiameter 4 mm, 5 mm, dan 16 mm. Biopelet sekam padi dan kulit kopi secara berturut-turut ditunjukan oleh Gambar 3.3 dan Gambar 3.4.
6
Tabel 3.1 Hasil uji pembakaran bahan bakar sekam padi dan biopelet sekam padi pada tungku dengan variasi diameter tendon Kode sampel SA6
SA9
SA12
B4A6
B4A9
B4A12
B5A6
B5A9
B5A12
B16A6
B16A6
B16A12
Ulangan
FCR (kg/jam)
Qn (kcal/jam)
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
0.882 0.909 0.874 0.865 1.72 0.760 1.096 1.356 1.25 1.14 1.045 1.930 2.182 0.706 1.8 0.784 1.454 1.509 1.14 0.723 1.03 0.877 0.896 0.800 1.03 1.14 1.11 0.789 0.674 0.784 1.647 0.641 0.403 0.719 1.284 1.493
358 415 354 702 545 397 500 619 435 521 545 640 664 429 730 716 664 689 521 440 420 640 545 365 537 521 406 480 410 358 429 234 245 219 335 545
Suhu bara (0C) 478 347.7 402.5 580.2 577.1 528.3 580.2 577.1 528.3 557.9 558.8 595.9 617.6 526.1 588.0 555.8 567.8 670.8 478.9 500.8 439.8 648.3 649.8 576.3 575.6 581.1 557.4 505.9 521.6 492.7 571.8 488 596.9 505.9 521.6 492.7
Suhu arang (0C) 288.8 317.8 288.9 389.9 333.6 357.4 389.9 333.6 357.4 438.1 403.0 473.1 439.9 421.0 471.8 441.3 454.2 491.9 325.4 435.8 259.9 478.1 360.0 423.5 448.7 410.0 423.5 420.2 437.4 477.3 456.9 393.4 472.1 420.2 437.4 477.3
Efisiensi (%) 12.3 13.8 12.3 24.6 9.60 15.8 13.8 13.8 10.5 12.7 14.5 9.20 8.47 16.9 11.3 25.4 12.7 12.7 12.7 16.9 11.3 20.3 16.9 12.7 14.5 12.7 10.2 16.9 16.9 12.7 7.26 10.2 16.9 8.47 7.26 10.2
Rata-rata efisiensi (%)
Massa jenis (g/cm3)
12.8
16.7
0.1114
12.7
12.1
12.2
1.21
16.9
13.6
16.6
1.10
12.5
15.5
11.5
1.20
8.64
Keterangan: HVF sekam padi = 3300 kcal/kg HVF biopelet sekam padi = 3590.8226 kcal/kg15 SA6= sekam padi dengan diameter tandon 6 cm SA9= sekam padi dengan diameter tandon 9 cm SA12= sekam padi dengan diameter tandon 12 cm B4A6= biopelet sekam padi berdiameter 4 mm dengan diameter tandon 6 cm B4A9= biopelet sekam padi berdiameter 4 mm dengan diameter tandon 9 cm
6
7
B4A12= biopelet sekam padi berdiameter 4 mm dengan diameter tandon 12 cm B5A6= biopelet sekam padi berdiameter 5 mm dengan diameter tandon 6 cm B5A9= biopelet sekam padi berdiameter 5 mm dengan diameter tandon 9 cm B5A12= biopelet sekam padi berdiameter 5 mm dengan diameter tandon 12 cm B16A6= biopelet sekam padi berdiameter 16 mm dengan diameter tandon 6 cm B16A9= biopelet sekam padi berdiameter 16 mm dengan diameter tandon 9 cm B16A12= biopelet sekam padi berdiameter 16 mm dengan diameter tandon 12 cm 2
1 3
Gambar 3.1 Mesin pencetak pelet
(a)
Gambar 3.2 Bak penampung bahan 1. Bak penampung bahan 2. Pellet die rollers 3. Ring die mills
(b)
(c) Gambar 3.3 Biopelet sekam padi (a) berdiameter 4 mm, (b) berdiameter 5 mm, (c) berdiameter 16 mm
8
(a)
(b)
(c) Gambar 3.4 Biopelet kulit kopi (a) berdiameter 4 mm, (b) berdiameter 5 mm, (c) berdiameter 16 mm Analisis Pengaruh Diameter Biopelet dan Tandon Tungku terhadap Efesiensi Energi Bahan Bakar Data Tabel 3.2 menunjukkan bahwa nilai F hitung keragaman A (diameter tandon) dan B (diameter biopelet) lebih besar dari F tabel, yang berarti bahwa variasi diameter biopelet dan tandon tungku berpengaruh nyata terhadap efisiensi energi bahan bakar. Setiap perubahan ukuran diameter biopelet maupun diameter tandon tungku mengakibatkan perubahan nilai efisiensi energi bahan bakar. Koefisien keragaman dari hasil penelitian ini sekitar 30%, menunjukkan keandalan percobaan cukup baik. Koefisien keragam menunjukkan tingkat ketepatan yang diperbandingkan dan menyatakan galat percobaan sebagai persentase percobaan. Semakin tinggi nilai koefisien keragamam maka semakin rendah keandalan percobaan.10 Hasil penelitian Mahidin et al. (2009) menunjukkan bahwa partikel yang lebih kecil mempunyai luas permukaan yang besar sehingga frekuensi tumbukan antara padatan dan oksigen menjadi besar. Besarnya frekuensi tumbukan dapat mempercepat laju reaksi pembakaran. Dengan kata lain, luas permukaan partikel berbanding lurus dengan laju oksidasi bahan bakar.8 Berdasarkan Gambar 3.5 pada diameter biopelet 4 mm dan 16 mm dapat disimpulakan bahwa ukuran diameter biopelet berbanding terbalik dengan diameter tandon yang digunakan 8
9
terhaap efisiensi bahan bakar. Hal ini menunjukkan bahwa kebutuhan oksigen pada proses pembakaran dipengaruhi oleh luas penampang bahan, dalam penelitian ini diameter biopelet. Biopelet berdiameter 16 mm menghasilkan efisiensi tertinggi 15.5% dengan tandon berdiameter 6 cm sedangkan biopelet berdiameter 5 mm mengasilkan efisiensi tertinggi 16.6% dengan diameter tandon 9 cm dan biopelet berdiameter 4 mm mengasilkan efisiensi tertinggi 16.9% dengan diameter tandon 12 cm. Hal ini dikarenakan luas penampang biopelet 16 mm lebih kecil dibandingkan dengan biopelet berdiameter 5 mm dan 4 mm mengakibatkan tumbukan antara oksigen dengan bahan lebih sedikit sehingga kebutuhan oksigen lebih sedikit untuk menghasilkan nyala api stabil. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran diameter biopelet maka oksigen yang dibutuhkan semakin banyak sehingga laju oksidasi semakin besar dan menghasilkan pembakaran yang semakin baik Tabel 3.2 Sidik ragam data Tabel 3.1 Sumber keragaman
Derajat bebas
Ulangan Perlakuan diameter tandon (A) diameter biopelet (B) AXB Galat Umum
2 11 2 3 6 22 35
Jumlah kuadrat 41.624 207.356 7331.394 5872.608 -12996.646 359.875 608.856
Kuadrat tengah 20.812 18.851 3665.697 1957.536 1195955.685 16.358 17.396
F hitunga *
1.272 1.152* 224.092** 119.669** 73111.5**
F tabel 5% 3.44 2.26 3.44 3.05 2.55
kk = 30% a* = taraf tidak nyata a** = taraf nyata pada 1%
Gambar 3.5 Efisiensi biopelet sekam padi terhadap diameter tandon tungku
Perbandingkan Efisiensi Energi Bahan Bakar Sekam dengan Biopelet Sekam
1% 5.72 3.18 5.72 4.82 3.76
10
Efisiensi sekam padi dan biopelet sekam padi terhadap waktu ditunjukan pada Gambar 3.6. Tingkat efisiensi tertinggi dilihat dari lamanya waktu pendidihan air 0.5 L pada bahan bakar biopelet mencapai 25.4% dengan waktu pendidihan air 0.051 jam. Efisiensi terbesar pada sekam padi adalah 24.6% dengan waktu pendidihan 0.052 jam. Gambar 3.5 juga menunjukkan bahwa biopelet lebih cepat 3-5 menit dalam mendidihkan 0,5 L air dibandingkan sekam padi. Hal ini disebabkan temperatur bara api yang dihasilkan dari biopelet 6700C lebih tinggi dibandingkan sekam padi yang hanya mencapai suhu sekitar 5700C. Sulistyanto M. (2006) menyatakan semakin besar kerapatan bahan bakar maka laju pembakaran semakin lama dan semakin besar nilai kalor maka temperatur pembakaran semakin tinggi.16 Biopelet memiliki kerapatan dan nilai kalor lebih tinggi dibandingkan biomessanya, sehingga memiliki temperatur pembakaran yang lebih tinggi dan tahan lama. Tingkat efisiensi bahan bakar dan kerapatan bahan disajikan pada Tabel 3.1.
Gambar 3.6 Efisiensi sekam padi dan biopelet sekam padi terhadap waktu Spektrum FTIR yang diperoleh dari arang sekam padi dan biopelet sekam padi ditunjukan pada Gambar 3.7 dan Tabel 3.3 menunjukkan kandungan gugus fungsinya. Spektrum menunjukkan beberapa puncak gugus fungsi yang sama antara sampel arang sekam padi dan arang bioplet. Kedua bahan mengandung gugus fungsi Si-H, N=N-, C-H, C-C, dan S-S dengan intensitas transmisi pada biopelet lebih rendah. Hal ini menunjukkan bahwa arang biopelet memiliki kadar kandungan gugus fungsi Si-H, N=N-, C-H, C-C, dan S-S lebih besar, sehingga kandungan emisi polutan SiO2, SO2, dan NO2 di udara lebih sedikit. Hal ini dikarena saling berikatannya gugus fungsi tersebut didalam arang. Semakin banyak kandungan volatile matter suatu bahan bakar maka semakin mudah terbakar sehingga laju pembakran semaikin cepat.16 Semakin cepat laju pembakaran maka semakin kecil efisiensi bahan bakar. Puncak gugus fungsi O-H hanya muncul pada arang sekam padi, ini menunjukkan bahwa hidrogen pada
10
11
arang sekam padi tidak terkonversi sempurna menjadi uap air (H2O). Hal ini menunjukan pembakaran pada sekam padi kurang sempurna.
Gambar 3.7 spektrum FTIR arang sekam padi dan arang biopelet Tabel 3.3 Kandungan gugus fungsi arang sekam padi dan biopelet17 Bilangan gelombang
Gugus fungsi Sekam padi
Biopelet
3645-3200
O-H
-
2700 – 2350
Si-H
Si-H
1630-1570
-N=N-
-N=N-
1470-1365
C-H (CH3)
C-H (CH3)
1300-700
C-C
C-C
900-710
C-H (aromatik)
C-H (aromatik)
620-430
S-S
S-S
-1
(cm )
12
(a) (b) Gambar 3.8. Api hasil pembakaran bahan bakar (a) sekam padi, (b) biopelet sekam padi Biopelet memiliki tingkat efisiensi lebih tinggi, api yang dihasilkan biopelet bersifat lebih stabil, tahan lama dan sedikit zat terbang. Sifat ini diperoleh karena biopelet sekam padi memiliki kerapatan, nilai kaor, dan keseragaman ukuran yang lebih baik dibandingkan sekam padi, namun pada proses pembakaran biopelet memerlukan waktu lebih lama dalam menghasilkan api, selain itu, biopelet memerlukan bahan bakar pemancing (seperti spirtus) sedangkan pada bahan bakar sekam padi tidak demikian. Hal ini disebabkan kandungan volatile matter sekam padi lebih banyak dari biopelet sehingga lebih mudah terbakar. Api hasil pembakaran kedua bahan ditunjukan pada Gambar 3.8. Analisis Efisiensi Energi Bahan Bakar Biopelet Kulit Kopi Pari G. et al (2012) menjelaskan bahwa bahan bakar yang baik haruslah bersih dan tidak berdebu, mengeluarkan sedikit asap, abu sisa pembakaran sedikit, menghasilkan kalor panas yang tinggi dan konstan, menyala terus tanpa dikipas, ramah lingkungan, dan bahan baku melimpah.18 Kulit kopi pada proses pembakaran mengeluarkan asap berlebih, berbau, tidak mudah digunakan, dan mudah pecah dalam penanganan meski sudah dibuat menjai biopelet. Berdasarkan sifat-sifat tersebut di atas kulit kopi kurang baik digunakan sebagai bahan bakar alternatif tungku namun untuk bahan bakar pada mesin pengering kopi dengan bantuan kipas pembangkit udara pembakaran seperti pada penelitian Saktiana et al. (2010) kulit kopi cukup efisien.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil pengujian pembakaran kulit kopi pada tungku sebelum dan sesudah dibuat menjadi biopelet mengeluarkan asap berlebih, berbau, tidak mudah digunakan, dan mudah pecah sehingga kurang efektif sebagai bahan bakar alternatif. Sekam padi dan biopelet sekam padi pada proses pendidihan 0.5 L air menghasilkan efisiensi bahan bakar rata-rata sekitar 16.6% dan 16.9%. Biopelet memiliki efisiensi lebih besar dibandingkan sekam padi karena kerapatan dan nilai kalor lebih tinggi sehingga menghasilkan bara bertemperatur tinggi dan tahan 12
13
lama, zat terbang lebih seikit, api lebih stabil, serta lebih cepat mendidihkan air sekitar 3 menit dibandingkan sekam padi. Namun pada proses pembakarannya sekam padi lebih mudah terbakar dibandingkan biopeletnya. Diameter biopelet dan tandon tungku berpengaruh nyata terhadap efisiensi bahan bakar. Efisiensi terbesar pada diameter biopelet sekam padi terhadap diameter tandon tungku, yaitu 16.9% dengan diameter biopelet 4 mm dan tandon tungku 12 cm, 16.6% dengan diameter biopelet 5 mm dan tandon tungku 9 cm, dan 15.5% dengan diameter biopelet 16 mm dan tandon tungku 6 cm. Hasil tersebut menunujukan bahwa semakin kecil diameter biopelet dan semakin besar diameter tendon tungku efisiensi energi yang dihasilkan semakin baik. Saran Untuk penelitian berikutnya disarankan sebelum proses pembuatan biopelet sebaiknya dilakukan uji karakteristik bahan seperti kadar air, kadar abu, kadar kalori, dan zat-zat yang mudah menguap terlebih dahulu pada bahan yang akan digunakan agar mendapatkan hasil pembakaran yang maksimal.
DAFTAR PUSTAKA 1. Setyaningsih D, Hambali E, Liliana W, Ross SG, Hanifah D. Bio-pellet production from various potential agricultural wastes in Indonesia. Surfactant and Bioenergy Research Center, Bogor Agricultural University. The 16th International Sustainable Development Research Conference, 30 May – 1 June 2010. Hong Kong 2. Saptoadi H. The best biobriquette dimension and its particle size. The 2nd joint international conference on “Sustainable Energy and Environment (SEE 2006)” 21-23 November 2006. Bangkok: Thailand. 3. Yamada K, Sorimachi A, Wang Q, Yi J, Cheng S, Zhou Y, Sakamoto K. Abatement of indoor air pollution achieved with coal–biomass household briquettes [abstract]. Atmospheric Environment vol. 42 issue 34 November, 2008; p. 7924-7930 4. IsobeY, Yamada K, Wang Q, Sakamoto K, Uchiyama I, Mizoguchi T, Zhou Y. Measurement of indoor sulfur dioxide emission from coal–biomass briquettes [abstract].Water, Air, and Soil Pollution vol. 163 issue 1-4 May 2005; p. 341 – 353 5. Mani S, Sokhansanj S, Bi X, Turhollow A. Economics of producing fuel pellets from biomass. American Society of Agricultural and Biological Engineers. ISSN 0883−8542. 2006; Vol. 22(3): 421-426 E 6. Roos JA, Brackley AM. The asian wood pellet markets.United States Department of Agriculture. General Technical Report PNW-GTR-861. May, 2012 7. Saktiana Y., Tambunan AH., Mulato S. Testing performance of purnace with dried coffee husk as firewood for coffee berreis drying. Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Jember. 2000 8. Mahidin, Khairil, Adisalamun dan Asri Gani. Karakteristik pembakaran batubara peringkat rendah, cangkang sawit dan campurannya dalam fluidized bed boiler. Reaktor, Vol. 12 No. 4, Desember 2009, Hal. 253-259
14
9. Nawafi F, RD Puspita, Desna, Irzaman. Optimasi tungku sekam skala industri kecil dengan sistem boiler. Berkala Fisika. 2010: halaman 77 – 84. 10. Gomez KA, Gomez AA. Prosedur Statistik untuk Penelitian Pertanian Edisi ke-2. Penerjemah: Sjamsudin E, Baharsjah JS. Universitas Indonesia (UIPRESS). ISBN 979-456-070-7. 2007: 94-100 11. Husin AD, Irzaman, Juansah J, Effendy S. Kajian efisiensi energi tungku sekam padi untuk media tanam jamur tiram (pleurotus otreatus).Prosiding Pertemuan Ilmiah XXV HFI Jateng & DIY. ISSN 0853-0823. 2010: 197198 12. Irzaman, Darmasetiawan H, Alatas H, Irmansyah, Husin AD, Indro MN, Hardhienata H, Abdullah K, Mandang T, Tojo S. Optimization of thermal efisiency of cooking stove with rice-husk fuel in supporting the proliferation of altenative enrgy in Indonesia. Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT), Japan. Procceding Symposium on Advanced Technological Development of Biomass Utilization in Southeast Asia. 2009: page 20 13. Nurwigha R. Pembuatan biopelet dari cangkang kelapa sawit dengan penambahan arang arang sawit dan serabut sawit sebagai bahan bakar alternative terbarukan [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertania, IPB. 2012 14. Suyitno. Perumusan laju reaksi dan sifat-sifat priolusis lambat sekam padi menggunakan metode analisis termogravimetri. Jurnal Teknik Mesin Vol. 11, No. 1, April 2009: 12–18 15. Rahman, Hambali E, Setyaningsih D. The performance test of biopellets from biomass of ricehusk waste as an alternative renewable fuel. Indonesia. 2Surfactant and Bioenergy Research Center – LPPM IPB. 2011 16. Sulistyanto M. Karakteristik pembakaran biobriket campuran batubara dan sabut kelapa. Media mesin, Vol. 7, No. 2, Juli 2006, 77-84 17. Coates J. Interpretation of infrared spectra, a partical approach. Encyclopeida of Analytical Chemistry. USA. Volume 12 18. Pari G, Mahfudin, Jajuli.Teknologi pembuatan arang, briket arang dan arang aktif serta pemanfaatannya. Gelar Teknologi Tepat Guna.Semarang, 2 Oktober 2012
14
15
LAMPIRAN Lampiran 1. Diagram alir penelitian Mulai Persiapan alat dan bahan
Kulit kopi
Sekam padi
Penjemuran: 1 hari Pengecilan ukuran bahan Pembuatan biopelet
Diameter biopelet 4 mm
Diameter biopelet 5 mm
Diameter biopelet 16 mm
Pembakaran
Diameter tendon tungku 6 cm
Diameter tendon tungku 9 cm
Diameter tendon tungku 12 cm
Pengambilan data (waktu pendidihan, massa bahan bakar terpakai, suhu bara) : 3 kali ulangan setiap diameter bioplet dan tendon tungku Analisis data Penghitungan efisiensi energi bahan bakar
Rancangan kelompok lengkap Penyusunan laporan Selesai
Uji FTIR arang sekam dan biopelet
16
Lampiran 2. Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar sekam untuk mendidihkan 0.5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda A. Diameter bawah tungku 6 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg) ulangan
maw
ms
mar
suhu Waktu arang didih (oC) (jam)
478
I
0.3
0.110 0.100 0.090
288.8
0.102
II
0.3
0.110 0.110 0.080 347.7 317.8
0.088
III
0.3
0.100 0.110 0.090 402.5 288.9
0.103
Mf = 0.3 kg Pengolahan data a. Ulangan I
Waktu = 0.102 jam Massa sekam terpakai = 0.090 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II
Waktu = 0.088 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
16
mt
suhu bara (oC)
HVF = 3300 kcal/kg
17
c. Ulangan III
Waktu = 0.103 jam Massa sekam terpakai = 0.090 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
B. Diameter bawah tungku 9 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg) ulangan
maw
ms
mar
mt
suhu bara (oC)
suhu Waktu arang didih (oC) (jam)
I
0.3
0.180 0.075 0.045 580.2 389.9
0.052
II
0.3
0.105 0.080 0.115 577.1 333.6
0.067
III
0.3
0.150 0.080 0.070 528.3 357.4
0.092
Mf = 0.3 kg HVF = 3300 kcal/kg Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.052 jam Massa sekam terpakai = 0.045kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
18
b. Ulangan II Waktu = 0.067 jam Massa sekam terpakai = 0.115 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.092 jam Massa sekam terpakai = 0.070 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
C. Diameter bawah tungku 12 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg) ulangan
ms
mar
mt
suhu Waktu arang didih (oC) (jam)
I
0.3
0.130 0.090 0.080 580.2 389.9
0.073
II
0.3
0.120 0.100 0.080 577.1 333.6
0.059
III
0.3
0.125 0.070 0.105 528.3 357.4
0.084
Mf = 0.3 kg Pengolahan data
18
maw
suhu bara (oC)
HVF = 3300 kcal/kg
19
a. Ulangan I Waktu = 0.073 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.059 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.084 jam Massa sekam terpakai = 0.105 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
20
Lampiran 3. Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar biopelet sekam dengan diameter 4 mm untuk mendidihkan 0.5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda A. Diameter bawah tungku 6 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg)
Ulangan maw
ms
mar
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.360 0.060 0.080 557.9 438.1
0.070
II
0.5
0.350 0.080 0.070 558.8 403.0
0.067
III
0.5
0.290 0.100 0.110 595.9 473.1
0.057
Mf = 0.5 kg Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.070 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.067 jam Massa sekam terpakai = 0.070 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
20
mt
suhu bara (oC)
HVF=3590.82 kcal/kg
21
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.057 jam Massa sekam terpakai = 0.110 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
B. Diameter bawah tungku 9 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg)
ulangan maw
ms
mar
mt
suhu bara (oC)
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.330 0.050 0.120 617.6 439.9
0.055
II
0.5
0.410 0.030 0.060 526.1 421.0
0.085
III
0.5
0.310 0.100 0.090 588.0 471.8
0.05
Mf = 0.5 kg Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.055 jam Massa sekam terpakai = 0.120 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
HVF=3590.82 kcal/kg
22
b. Ulangan II Waktu = 0.85 jam Massa sekam terpakai = 0.060 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.05 jam Massa sekam terpakai = 0.090 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
C. Diameter bawah tungku 12 cm Suhu awal Suhu akhir
: 27oC : 100oC Massa sekam (kg)
ulangan maw
mar
mt
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.390 0.070 0.040 555.8 441.3
0.051
II
0.5
0.350 0.070 0.080 567.8 454.2
0.055
III
0.5
0.360 0.060 0.080 670.8 491.9
0.053
Mf = 0.5 kg
22
ms
suhu bara (oC)
HVF=3590.82 kcal/kg
23
Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.051 jam Massa sekam terpakai = 0.040 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.055 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.053 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
24
Lampiran 4. Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar biopelet sekam dengan diameter 5 mm untuk mendidihkan 0.5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda A. Diameter bawah tungku 6 cm Suhu awal Suhu akhir
: 27oC : 100oC Massa sekam (kg)
ulangan maw
ms
mar
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.360 0.060 0.080 478.9 325.4
0.070
II
0.5
0.370 0.070 0.060 500.8 435.8
0.083
III
0.5
0.350 0.060 0.090 439.8 259.9
0.087
Mf = 0.5 kg Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.070 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.083 jam Massa sekam terpakai = 0.060 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
24
mt
suhu bara (oC)
HVF=3590.82 kcal/kg
25
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.087 jam Massa sekam terpakai = 0.090 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
B. Diameter bawah tungku 9 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg)
ulangan maw
ms
mar
mt
suhu bara (oC)
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.380 0.070 0.050 648.3 478.1
0.057
II
0.5
0.320 0.120 0.060 649.8
0.067
III
0.5
0.360 0.060 0.080 576.3 423.5
Mf = 0.5 kg Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.057 jam Massa sekam terpakai = 0.050 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
360
0.100
HVF=3590.82 kcal/kg
26
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.067 jam Massa sekam terpakai = 0.060 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.100 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
C. Diameter bawah tungku 12 cm : 27oC : 100oC
Suhu awal Suhu akhir
Massa sekam (kg)
ulangan maw
Mf = 0.5 kg
26
ms
mar
mt
suhu bara (oC)
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.370 0.060 0.070 575.6 448.7
0.068
II
0.5
0.360 0.060 0.080 581.1
0.070
III
0.5
0.330 0.070 0.100 557.4 423.5
410
0.090
HVF=3590.82 kcal/kg
27
Pengolahan data a. Ulangan I Waktu = 0.068 jam Massa sekam terpakai = 0.070 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.070 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.090 jam Massa sekam terpakai = 0.100 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
28
Lampiran 5. Perhitungan efisiensi energi berbahan bakar biopelet sekam dengan diameter 16 mm untuk mendidihkan 0.5 L air dengan 3 diameter bawah tungku yang berbeda A. Diameter bawah tungku 6 cm Suhu awal Suhu akhir
: 27oC : 100oC Massa sekam (kg)
ulangan maw
ms
mar
mt
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.320 0.120 0.060 505.9 420.2
0.076
II
0.5
0.400 0.040 0.060 521.6 437.4
0.089
III
0.5
0.400 0.020 0.080 492.7 477.3
0.102
Mf = 0.5 kg Pengolahan data
HVF=3590.82 kcal/kg
a. Ulangan I Waktu = 0.076 jam Massa sekam terpakai = 0.060 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.089 jam Massa sekam terpakai = 0.060 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
28
suhu bara (oC)
29
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.102 jam Massa sekam terpakai = 0.080 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
B. Diameter bawah tungku 9 cm Suhu awal
: 27oC
Suhu akhir
: 100oC Massa sekam (kg)
ulangan
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
maw
ms
mar
I
0.5
0.300
0.60
II
0.5
0.380 0.020 0.100
393.4
0.156
III
0.5
0.410 0.030 0.060 596.9 472.1
0.149
Mf = 0.5 kg Pengolahan data
mt
suhu bara (oC)
0.140 571.8 456.9
HVF=3590.82 kcal/kg
a. Ulangan I Waktu = 0.085 jam Massa sekam terpakai = 0.140 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
488
0.085
30
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.156 jam Massa sekam terpakai = 0.100 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.149 jam Massa sekam terpakai = 0.060 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
C. Diameter bawah tungku 12 cm Suhu awal Suhu akhir
: 27oC : 100oC
Massa sekam (kg)
ulangan maw
30
ms
mar
mt
suhu bara (oC)
suhu arang (oC)
Waktu didih (jam)
I
0.5
0.250 0.130 0.120 505.9 420.2
0.167
II
0.5
0.340 0.020 0.140 521.6 437.4
0.109
III
0.5
0.370 0.030 0.100 492.7 477.3
0.067
31
Mf = 0.5 kg Pengolahan data
HVF=3590.82 kcal/kg
a. Ulangan I Waktu = 0.167 jam Massa sekam terpakai = 0.120 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
b. Ulangan II Waktu = 0.109 jam Massa sekam terpakai = 0.140 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
c. Ulangan III Waktu = 0.067 jam Massa sekam terpakai = 0.100 kg →Laju bahan bakar yang digunakan
→Energi yang dibutuhkan
→Efisiensi energi bahan bakar
32
Lampiran 6. Jumlah koreksi (JK) umum, JK ulangan, JK perlakuan, dan JK galat ( ) ( )( )( ) (
(
)
(
)
)
( (
)
)
( )( ) Diameter tandon tungku Ulangan Ulangan Ulangan I II III A 6 cm 12.3 13.8 12.3 12.7 14.5 9.2 12.7 16.9 11.3 16.9 16.9 12.7 A 9 cm 24.6 9.6 15.8 8.47 16.9 11.3 20.3 16.9 12.7 7.26 10.2 16.9 A 12 cm 13.8 13.8 10.5 25.4 12.7 12.7 14.5 12.7 10.2 8.47 7.26 10.2
Bahan
Sekam Padi (B0) B1 4mm B2 5mm B3 16 mm Sekam Padi (B0) B1 4mm B2 5mm B3 16 mm Sekam Padi (B0) B1 4mm B2 5mm B3 16 mm Jumlah Ulangan (R) Jumlah Umum (G)
(
32
)
177.4
162.16
Jumlah Perlakuan (T) 38.4 36.4 40.9 46.5 50 36.67 49.9 34.36 38.1 50.8 37.4 25.93
145.8 485.36
(
)
33
Lampiran 7.Jumlah Koreksi (JK) ketiga komponen factorial dari jumlah kuadrat perlakuan Jumlah hasil (AB) A6 A9 cm cm A 12 cm
Bahan Sekam Padi (B0) B1 4mm B2 5mm B3 16 mm Jumlah komponen A
(
(
)
)
(
(
Jumlah komponen B
38.4 36.4 40.9 46.5
50 36.67 49.9 34.36
88.4 73.07 90.8 80.86
176.8 146.14 181.6 161.72
162.2
170.93
333.13
666.26
) ( )( )
(
) ( ( )( )
)
)
(
)
Lampiran 8.Kuadrat tengah untuk untuk setiap sumber keragaman
34
(
)(
)
( )( ) (
)(
( )(
)
)
Lampiran 9. Nilai F untuk masing-masing komponen ( )
( )
(
)
Lampiran 10.Koefisien keragaman √ √
34
35
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Karawang, Jawa Barat pada 7 Juli 1989 dari pasangan Bapak Mustar dan Ibu Sapni. Penulis merupakan anak ketujuh dari tujuh bersaudara. Penulis menyelesaikan masa studi di SDN Jatimula 04 Pedes Karawang selama enam tahun, kemudian melanjutkan ke MTsN 01 Pedes Karawang selama tiga tahundan melanjutkan pendidikan ke SMAN 01 Rengasdengklok Karawang dan pada tahun 2008 penulis melanjutkan pendidikan strata satu di Departem Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis aktif dalam organisasi kemahasiswaan sebagai Sekretasis Departem Instrumen dan Teknologi (INSTEK) 2009-2010, Bendahara Umum Asrama Putri Darmaga (APD) 20092010, dan Kepenghunian Asrama Putri Darmaga 2010-2011. Selama perkuliahan penulis aktif dalam berbagai kepanitian di IPB dan seminar-seminar baik di dalam maupun luar kampus.