Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
ANALISIS KARATERISTIK PEMBAKARAN BRIKET ARANG LIMBAH INDUSTRI KELAPA SAWIT dengan VARIASI BAHAN PEREKAT (BINDER) KANJI dan TAR MENGGUNAKAN METODE THERMOGRAVIMETRI ANALYSIS (TGA) Novi Caroko1, a *, Wahyudi2,b dan Edy Wahyu Utomo3,c 1,2,3
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Indonesia a
[email protected]
Abstrak Kondisi cadangan energi di Indonesia khususnya energi fosil (minyak bumi dan batubara) semakin hari semakin menipis. Salah satu c a r a untuk mengatasi krisis permasalahan energi tersebut adalah dengan pengembangan energi alternatif yang bersifat terbarukan. Biomassa merupakan salah satu bahan bakar alternatif terbarukan yang pontensial untuk dikembangkan di Indonesia. Contoh biomassa adalah cangkang, serat dan tandan kosong Kelapa Sawit yang merupakan limbah dari industri minyak Kelapa Sawit. Dalam penelitian ini limbah industri minyak Kelapa Sawit tersebut dilakukan proses pirolisis untuk mendapatkan arang/char dan tar sebagai salah satu bahan binder. Arang dihancurkan terlebih dahulu hingga lolos ukuran 20 mesh, kemudian serbuk arang tersebut dibuat briket dengan tekanan pembriketan 200 kg/cm2 dan persentase binder 10%. Variasi binder yang digunakan adalah kanji, tar dan paduan antara kanji dan tar. Pengujian karakteristik pembakaran dilakukan dengan menggunakan metode termogravimetri analisys (TGA). Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan bahwa peningkatan persentase kadar air akan berakibat menurunnya persentase kadar fixed carbon pada briket tersebut. Hal ini akan berakibat menurunnya nilai ITVM (Initiation Temperature of Volatile Matter), ITFC (Initiation Temperature of Fixed Carbon), PT (Peak of weight loss Temperature), BT (Burning out Temperature) dan meningkatnya nilai energi aktivasi (Ea) yang mengkibatkan semakin lamanya waktu pembakaran. Kata kunci : Binder, Biomassa, Briket, BT, Energi aktivasi, ITFC, ITVM, Limbah Padat Industri Minyak Kelapa Sawit, PT, Thermogravimetri Analysis. meningkatnya harga-harga kebutuhan pokok sehari-hari. Cangkang, serat dan tandan kosong merupakan limbah padat pabrik pengolahan minyak Kelapa Sawit (PMKS), limbah tersebut termasuk biomassa yang keberadaannya belum termanfaatkan secara optimal. Melihat limbah padat industri minyak Kelapa Sawit yang belum termanfaatkan sepenuhnya, maka timbul pemikiran untuk mengolah limbah industri minyak Kelapa Sawit tersebut menjadi bahan bakar padat atau biobriket sebagai salah satu bahan bakar
Pendahuluan Semakin pesatnya era globalisasi berbanding lurus dengan penggunaan energi di dunia, sehingga hal ini berdampak terjadinya krisis energi. Dampak krisis energi di Indonesia terlihat dari kian mahalnya harga energi minyak bumi seperti minyak tanah, bensin dan solar. Kenaikan harga minyak bumi mejadi masalah besar bagi pemerintah karena akan menaikkan biaya subsidi menjadi sekitar Rp. 50 Trilyun (Wahyuni, 2013). Selain dampak tersebut, kenaikan harga minyak juga berakibat munculnya permasalahan di masyarakat berupa juga ikut KE-50
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
alternatif. Pada pengujian limbah industri minyak Kelapa Sawit untuk dijadikan bahan bakar alternatif ini akan dikaji mengenai pengaruh penggunaan perekat kanji, tar dan campuran kanji+tar terhadap karakteristik pembakaran briket arang limbah industri minyak Kelapa Sawit meliputi lama waktu pembakaran, ni l a i Initiation Temperature of Volatile Matter (ITVM), Initation Temperature of Fixed Carbon (ITFC), Peak of weight loss rate Temperature (PT), Burning out Temperature (BT) dan energi aktivasi (E) dengan menggunakan metode Thermogravimetri Analysis (TGA). Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan bahan bakar alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan.
A Pembuatan spesimen uji :
Penimbangan sampel Variasi bahan perekat: kanji, tar, dan kanji+tar 2 Tekanan pembriketan 200kg/cm
Pengujian Spesimen:
Pengujian menggunakan metode thermogravimetri analisis. Temperatur awal pembakaran 27oC (suhu lingkungan) Hasil pengujian berupa data pengurangan massa dan kenaikan temperatur Pengolahan data
Metodologi
Kesimpulan Mulai
Selesai
Gambar 1. Diagram alir penelitian.
Pengumpulan bahan :
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah padat industri minyak Kelapa Sawit yang terdiri dari cangkang, tandan kosong dan serat Kelapa Sawit,seperti terlihat pada gambar 2.
Limbah Kelapa Sawit Tepung kanji
Penimbangan bahan
Belum Apakah pirolisis dan pembuatan Tar sudah sesuai ?
(a)
(b)
Sudah Penimbangan arang
(c) Gambar 2. Limbah Industri Kelapa Sawit. (a). Cangkang, (b). Serat dan (c). Tandan kosong.
Penimbangan dan pengayakan arang
A
Dari bahan yang telah tersedia selanjutnya dilakukan penimbangan dan selanjutnya dilakukan pengarangan KE-50
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
(pirolisis). Hasil akhir proses pirolisis yaitu berupa arang dan tar. Berikut adalah skema instalasi pirolisis yang digunakan.
Gambar 3. Skema instalasi pirolisis. Arang dari proses pirolisis selanjutnya dihancurkan dan diayak dengan ukuran 20 mesh. Proses selanjutnya adalah pembuatan briket arang dengan mencampurkan bahan baku dengan bahan perekat dengan berat sempel ± 3 g, dimana persentase bahan perekat 10% dari berat total sempel. Bahan baku yang telah tercampur rata dimasukan ke dalam cetakan yang berbentuk silinder dengan diameter 1,5 cm dan tinggi 3 cm, kemudian dilakukan pengepresan dengan tekanan 200 kg/cm2 dan didiamkan
Gambar 5. Skema instalasi peralatan uji pembakaran Hasil a. Pengaruh perekat terhadap lamanya waktu pembakaran
selama 2 menit. Setelah itu briket arang dikeluarkan dari cetakan. Gambar 6. Pengaruh variasi perekat terhadap lama waktu pembakaran. Pada Gambar 6. di atas dapat diketahui bahwa lama waktu pembakaran memiliki tren linier yang meningkat seiring dengan peningkatan nilai kadar airnya. Hal ini dimungkinkan karena kandungan air pada briket arang akan menghambat proses pembakaran briket. b. Pengaruh variasi perekat terhadap besarnya nilai ITVM
Gambar 4. Briket arang Setelah proses pembriketan, langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian pembakaran menggunakan metode thermogravimetri analysis (TGA), dimana temperatur awal yang digunakan adalah suhu ruangan. Hasil dari pengujian berupa data pengurangan massa dan kenaikan temperatur selama proses pembakaran. Skema instalasi peralatan uji pembakaran dapat dilihat pada gambar 5. KE-50
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Gambar 7. Pengaruh perekat terhadap nilai ITVM.
Dari Gambar 9 dapat diketahui bahwa nilai PT memiliki tren linier yang menurun dimana briket arang dengan perekat kanji memiliki nilai PT tertinggi dibandingkan briket dengan perekat tar dan campuran. Tingginya nilai PT pada perekat kanji dimungkinkan karena tingginya kandungan fixed carbon pada briket. Sehingga dapat diketahui bahwa semakin tinggi kandungan fixed carbon pada suatu briket, maka nilai PTnya akan semakin tinggi.
Berdasarkan Gambar 7 dapat diketahui bahwa nilai ITVM memiliki tren linier yang menurun, hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh meningkatnya kandungan Volatile Matter pada briket arang. Sehingga semakin tinggi kandungan volatile matter maka akan semakin menurunkan nilai ITVM. c. Pengaruh variasi perekat terhadap nilai ITFC
e. Pengaruh perekat terhadap besarnya nilai BT.
Gambar 8. Pengaruh variasi perekat terhadap nilai ITFC.
Gambar 10. Pengaruh variasi perekat terhadap nilai BT.
Dari Gambar 8 dapat diketahui bahwa grafik ITFC memiliki tren linier yang menurun, dimana briket dengan perekat kanji memiliki temperatur ITFC tertinggi diikuti briket oleh perekat campuran dan perekat tar. Tingginya nilai ITFC dipengaruhi oleh kandungan volatile matter dan fixed carbon, dimana semakin tinggi nilai kandungan volatile matter maka kandungan fixed carbon akan semakin rendah, sehingga nilai ITFC akan semakin rendah.
Dari Gambar 10 dapat diketahui bahwa grafik BT menunjukkan tren linier yang menurun dimana briket arang dengan perekat kanji memiliki nilai BT tertinggi dibandingkan briket berperekat tar dan campuran. Tingginya nilai BT pada perekat kanji dimungkinkan karena pengaruhi kadar fixed carbon, dimana semakin tinggi nilai fixed carbon maka akan diikuti oleh semakin tingginya nilai BT.
d. Pengaruh perekat terhadap besarnya nilai PT
f. Pengaruh perekat terhadap besarnya nilai energi aktivasi (Ea)
Gambar 9. Pengaruh perekat terhadap nilai PT.
Gambar 11. Pengaruh perekat terhadap nilai Ea. KE-50
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Dari Gambar 11 dapat diketahui bahwa nilai energi aktivasi memiliki tren linier meningkat, dimana briket arang dengan perekat kanji memiliki nilai energi aktivasi terendah dibandingkan briket arang dengan perekat tar dan campuran. Rendahnya nilai energi aktivasi ini kemungkinan dipengaruhi oleh nilai kandungan air pada briket arang tersebut. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa meningkatnya persentase kadar air briket arang limbah industri minyak Kelapa Sawit akan berakibat menurunnya persentase kadar fixed carbon. Hal ini akan berakibat pada menurunnya nilai ITVM (Initiation Temperature of Volatile Matter), ITFC (Initiation Temperature of Fixed Carbon), PT (Peak of weight loss Temperature), BT (Burning out Temperature) dan memperbesar nilai energi aktivasi (Ea) yang mengakibatkan semakin lamanya waktu pembakaran.
Referensi [1]Grover, P.D. dan Misha, S.K., 1996, Biomass Briquentting : Tecnology and Pracetices, Field Document No. 46, FAORegional Wood Energy Development Program (RWEDP) In Asia, Bangkok. [2] Sulistyanto, A., 2006, Karakteristik Pembakaran Biobriket Campuran Batubara Dan Sabut Kelapa. Vol 7.No.2. pp. 77-84. [3] Wahyuni, S., 2013, Panduan Praktis Biogas. Penebar Swadaya. Jakarta.
KE-50
