KARAKTERISASI BIOBRIKET BERBASIS ARANG DARI TONGKOL JAGUNG

KARAKTERISASI BIOBRIKET BERBASIS ARANG DARI TONGKOL JAGUNG Fitriah Ramadhani Anwar*), Paulus Lobo Gareso, dan Eko Juarlin Laboratorium Fisika Material dan Energi, Jurusan Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar, Sulawesi Selatan 90245, Indonesia Email: [email protected]*)

SARI BACAAN Biobriket tongkol jagung telah dibuat dengan proses karbonisasi arang suhu 200°C, 250°C dan 300°C selama 2 jam dengan massa 60 gram, diameter 5 cm serta ketebalan 3 cm. Pengujian kandungan unsur arang dan biobriket tongkol jagung menggunakan X-Ray Flouresence (XRF). Setelah itu dilakukan pengujian sifat fisis diantaranya kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, kadar karbon dan nilai kalor. Hasil pengujian X-Ray Flouresence diperoleh nilai kandungan unsur kalium memiliki presentase paling tinggi dari semua sampel arang 66,83% - 77,37% dan biobriket 64,56% - 73,57%. Hasil uji fisis kadar air 6,00% 6,52%, kadar abu 3,17% - 6,00%, kadar zat terbang 46,03% - 49,16%, kadar karbon 41,83% 44,25% dan nilai kalor 4940 kal/g - 5727 kal/g. Dari hasil penelitian sifat fisis biobriket secara umum menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu karbonisasi semakin menurun nilai kadar air dan kadar karbon sedangkan nilai kadar abu, kadar zat terbang dan nilai kalor semakin meningkat. Kata Kunci : Tongkol Jagung, Karbonisasi, Arang, Biobriket.

ABSTRACT Biobriquettes corn cobs has made by carbonization process charcoal with temperature 200°C, 250°C and 300°C until 2 hours with 60 grams of mass, 5 cm of diameter and 3 cm of thickness. Chemical composition of charcoal and corn cobs biobriquettes were tested used by X-Ray Flouresence (XRF). Then, testing of physical properties includes moisture analyzer, ash, volatile matter, carbon content and calorific value. X-Ray Flouresence test results showed the percentage of Potassium composition has the highest percentage than all the charcoal samples. The percentage of Potassium on charcoal sample was 66,83% - 77,37% and on biobriquettes was 64,56% - 73,57%. The value of physical test results was 6,00% 6,52% of moisture, 3,17% - 6,00% of ash, 46,03% - 49,16% of volatile metter, 41,83% 44,25% of carbon level and 4940 cal/g - 5727cal/g of calorific value. The study shows that the carbonization temperature is proportional with increases ash, volatile metter and calorific value but moisture and carbon level value decreased. Keywords: Corn Cob, carbonization, charcoal, Biobriquettes.

1

Jurnal Fisika. *Email : [email protected]

Indonesia adalah negara yang sangat

PENDAHULUAN Energi merupakan kebutuhan yang sangat penting dan tidak dapat terlepas dari kehidupan

manusia.

Sumber

energi

biomassa dari limbah–limbah hasil pertanian dapat

dikembangkan

kelangkaan

energi

untuk dimasa

mengatasi mendatang.

Biomassa merupakan material organik yang dapat digunakan sebagai sumber bahan

berpotensi

untuk

pengembangan

energi

alternatif terutama pada sektor pertanian. Energi alternatif dapat dihasilkan dari teknologi sederhana seperti

biobriket

dengan memanfaatkan

biomassa

limbah

diantaranya tempurung kelapa, sekam padi, cangkang sawit, tongkol jagung dan serbuk gergaji kayu.

bakar alternatif. Selain ramah lingkungan,

Pada tahun 2014 produksi jagung

ketersediaannya juga sangat melimpah dan

indonesia mencapai 19,03 juta ton yang

pengembangan

bisa

artinya akan menghasilkan banyak limbah.[1]

ekonomi

Tongkol jagung merupakan salah satu

membantu

biomassa

juga

dalam modernisasi

limbah

pertanian Pengaruh

globalisasi

nampaknya

membawa dampak positif bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Salah satunya

dapat

terlihat

dari

banyaknya

penelitian yang dilakukan pada bidang pengembangan dan pemanfaatan biomassa

biomassa

melimpah

namun

yang

ketersediaannya

belum

termanfaatkan

secara maksimal. Umumnya limbah tongkol jagung hanya dibuang dan dibakar begitu saja, sehingga memberi dampak yang tidak baik terhadap lingkungan. Metode

karbonisasi

adalah

cara

dari hasil pertanian menjadi energi alternatif

mengubah tongkol jagung menjadi arang.

dengan membuat biobriket.

Arang adalah suatu bahan padat berpori yang mengandung karbon yang dihasilkan

2


dari pembakaran

pada

(karbonisasi). Arang

suhu

tinggi

bermanfaat

sebagai

Biomassa

terdiri

atas

beberapa

komponen yaitu kandungan air, karbon

sumber energi terutama jika dikembangkan

terikat

menjadi

teknologi

Mekanisme pembakaran biomassa terdiri

penekanan.[2] Berdasarkan hal tersebut maka

dari tiga tahap yaitu pengeringan proses

akan

pengeringan

briket

dilakukan

dengan

penelitian

mengenai

kadar

abu

dan

akan

zat

terbang.

menghilangkan

karakterisasi biobriket berbasis arang dari

kandungan

air

dari

tongkol jagung.

perubahan

komposisi

biomassa, senyawa

proses atau

pecahnya ikatan kimia secara termal setelah

TEORI

terjadi pengeringan atau biasa dikenal Tanaman jagung merupakan salah satu jenis tanaman pangan biji-bijian dari keluarga rumput-rumputan dan merupakan satu-satunya

spesies

yang

tidak

dapat

tumbuh secara liar di alam. Dari data Badan

dengan istilah devolatilisasi dan proses pembakaran arang dimana pada tahap ini terjadi proses pembentukan arang pada tahapan ini terjadi reaksi antara karbon dan oksigen.

Pusat Statiktik (BPS) produksi jagung pada Karbon yang terkandung didalam

2014 sebesar 19,03 juta ton, berararti akan banyak limbah tongkol jagung

yang

dihasilkan. Potensi ini sangat berpeluang diimanfaatkan

sebagai

sumber

bahan

alternatif dengan diolah melalui proses

arang

dengan

oksigen

pada

permukaan membentuk karbon monoksida menurut reaksi berikut :[4] C + ½ O2

karbonisasi untuk dijadikan sebagai bahan dasar pembuatan biobriket.

3

bereaksi


CO

(2.1)

Permukaan karbon juga bereaksi dengan

tidak teroksidasi. Sebagian besar pori-pori

karbondioksida dan uap air dengan reaksi

pada

reduksi sebagai berikut :

hidrokarbon, eter dan senyawa organik

C + CO2

2CO

(2.2)

C + H2O

CO + H2

(2.3)

arang

bisa terbakar

seperti

CO,

CH4,

H2,

formaldehid, asam formiat dan asam asetat serta gas gas yang tidak bisa terbakar seperti CO2, H2O dan tar cair dilepaskan. Gas-gas yang dilepaskan pada proses ini mempunyai digunakan

nilai untuk

kalor

yang

memenuhi

dapat

kebutuhan

kalor pada proses karbonisasi.[4] Briket merupakan bahan bakar dari campuran material arang dan bahan perekat yang dapat dijadikan sebangai bahan bakar alternatif. Arang adalah suatu bahan padat berpori yang dihasilkan dari pembakaran

tertutup

dengan

lainnya.[5] Proses pembriketan adalah pengolahan

Selama proses karbonisasi, gas-gas yang

masih

yang

mengalami

proses

perlakuan

penggerusan, pencampuran bahan baku, pencetakan dan pengerigan pada kondisi tertentu, sehingga diperoleh briket yang mempunyai bentuk, ukuran fisik, dan sifat tertentu. Tujuan dari pembriketan adalah untuk meningkatkan kualitas bahan bakar, mempermudah penanganan dan transportasi serta mengurangi kehilangan bahan dalam bentuk debu pada proses pengangkutan. Prinsip

karbonisasi

merupakan

proses konversi dari suatu zat organik kedalam

karbon

mengandung

atau

karbon

residu dalam

yang proses

pembuatan arang berkarbon.[11]

pada suhu tinggi dengan proses karbonisasi, yaitu proses pembakaran tidak sempurna, sehingga bahan hanya terkarboninasi dan 4

Langkah – langkah pembuatan briket tongkol jagung :


1. Menggiling

tongkol

jagung

8. Memadatkan

menggunakan blender

menggunakan

2. Mentampi tongkol jagung yang telah digiling untuk memisahkan

furnace

300°C kemudian didinginkan dan disimpan dalam wadah tertutup

9. Mengeringkan briket selama 14 hari

arang

tongkol

alat pengayak

Pada penelitian ini menggunakan tongkol jagung sebagai bahan dasar briket

200°C, 250°C dan 300°C. Pembuatan biobriket menggunakan bahan perekat dari adonan tepung kanji dengan perbandingan 3

adonan

tepung

kanji

dengan cara mecampur tepung kanji air

HASIL DAN PEMBAHASAN

dengan 3 variasi suhu karbonisasi yaitu

jagung menggunakan blender dan

dengan

penekan

dengan

variasi suhu 200°C, 250°C dan

5. Membuat

alat

dengan sinar matahari.

3. Mengkarbonisasi tongkol jagung

4. Menghaluskan

dengan

(pengepres)

dengan zat terbang

menggunakan

briket

kemudian

dimasak

hingga mengental

: 1 yaitu arang 3 dan kanji 1 yang setiap komposisi menghasilkan briket dengan berat 60 gram (45 gram arang + 15 gram adonan tepung kanji) berbentuk silender dengan

6. Mencampur bubuk arang tongkol diameter 5 cm dan tinggi 3 cm. jagung dengan adonan tepung kanji dengan perbandingan 3:1 7. Mencetak adonan briket dengan alat cetak

5


Tabel. 1 Hasil Uji X-Ray Flouresence

presentasi tertinggi dari ketiga sampel arang.

Arang Tongkol Jagung

Hal ini dikarenakan Kalium adalah salah satu unsur hara yang penting dalam proses

Kandungan Unsur

K

Arang 200°C (%)

Arang 250°C (%)

Arang 300°C (%)

77,37

66,83

72,22

pertumbuhan

dan

kualitas

tanaman

jagung.[17] Tabel. 2 Hasil Uji X-Ray Flouresence

Ca

15,27

13,77

7,05 Biobriket Tongkol Jagung

Cl

0,00

8,46

8,94

S

0,00

6,02

4,88

Si

0,00

0,00

0,85

P

3,93

1,89

2,32

Zn

1,29

1,03

0,76

Ti

0,84

0,00

0,00

Rb

0,49

0,47

0,424

Nb

0,241

0,204

0,104

Mo

0,178

0,00

0,064

In

0,140

0,132

0,058

Sn

0,140

0,118

0,049

Sb

0,100

0,069

0,044

Dari hasil

pengujian

Kandungan Unsur

Briket 200°C (%)

Briket 250°C (%)

Briket 300°C (%)

K

69,13

64,56

73,57

Ca

13,10

16,55

8,87

Cl

7,48

9,83

7,76

S

5,80

5,21

5,40

P

2,02

1,90

2,31

Zn

0,95

0,00

0,95

Ti

0,74

0,99

0,00

Rb

0,262

0,40

0,57

Nb

0,156

0,228

0,150

Mo

0,122

0,00

0,102

In

0,0771

0,121

0,0911

Sn

0,072

0,135

0,084

Sb

0,054

0,079

0,072

kandungan

unsur arang tongkol jagung menunjukkan nilai kandungan K ( Kalium ) memiliki

6


Gambar.1 Hasil Pengujian Kadar Air

6.52

6.4 6.2 6.01

6

6

5.8 5.6 200°C

250°C 300°C Suhu Karbonisasi

Dari gambar.1 menunjukkan nilai kadar air biobriket tongkol jagung berkisar 6,00 % 6,52 %. Presentase kadar air tertinggi diperoleh pada suhu karbonisasi 200°C yaitu 6,52% dan presentase terendah diperoleh pada suhu karbonisasi 300°C yaitu 6,00%. Kadar

air

mengalami

biobriket

tongkol

jagung

penurunan

seiring

dengan

tingginya suhu karbonisasi pada arang. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi suhu karbonisasi maka semakin banyak air yang mengalami penguapan sehingga arang hasil karbonisasi

yang

didapatkan

semakin

Presentase (%)

Presentase (%)

6.6

Gambar.2 Hasil Pengujian Kadar Abu

7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00

3.84 3.17

200°C

Dari

250°C =\

300°C

gambar.2 menunjukkan nilai kadar

abu biobriket tongkol jagung berkisar 3,17% - 6,01%. Presentase kadar abu tertinggi diperoleh pada suhu karbonisasi 300°C yaitu 6,01% dan presentase terendah diperoleh pada suhu karbonisasi 200°C yaitu 3,17%. Kadar

abu

mengalami

biobriket

tongkol

jagung

peningkatan

seiring

dengan

tingginya suhu karbonisasi arang. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi suhu karbonisasi semakin cepat laju pembakaran sehingga menghasilkan residu atau abu yang semakin tinngi.

kering.

7

6.01


Gambar.3 Hasil Pengujian Kadar Zat

Gambar.4 Hasil Pengujian Kadar

50.00 49.00 48.00 47.00 46.00 45.00 44.00

Karbon

45

49.16 Presentase (%)

Presentase (%)

Terbang

46.90 46.03

200°C

250°C

44.25

44

43.25

43 42

41.83

41 40

300°C

200°C

Suhu Karbonisasi


Dari gambar 4.menunjukkan nilai kadar Dari gambar 4.3 Menunjukkan nilai kadar zat

terbang

biobriket

tongkol

jagung

berkisar antara 46,03%. - 49,16% Dari hasil pengujian

kadar

zat

terbang

biobriket

tongkol jagung hasil yang diperoleh cukup besar, hal ini disebabkan karena bahan dasar dari biobriket mengandung kadar zat terbang yang cukup tinggi. Kadar zat terbang yang tinggi pada biobriket akan berpengaruh pada saat digunakan karena akan menghasilkan asap yang lebih banyak sehingga biobriket dengan kadar zat terbang tinggi tidak ramah terhadap lingkungan.

karbon biobriket tongkol jagung berkisar antara 41,83%- 44,25% . Kadar karbon biobriket penurunan

tongkol

jagung

presentase

mengalami

seiring

tingginya suhu karbonisasi pada arang. Hal ini dipengaruh oleh tingginya kadar zat terbang biobriket tongkol jagung karena kadar karbon diperoleh dari 100% dikurang dengan penjumlahan nilai kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang. Jadi walaupun nilai kadar air dan kadar abu yang didapatkan rendah, namun jika kadar zat terbang tinggi akan berpengaruh pada presentase kadar karbon biobriket.

8

dengan


200°C, 250°C dan 300°C dengan

Gambar.5 Hasil Pengujian Nilai Kalor

kal/gram

massa 60 gram, ketebalan 3 cm serta 5800 5600 5400 5200 5000 4800 4600 4400

5727

berdiameter 5 cm. 2. Berdasarkan

uji

X-Ray

Flouresence semua sampel arang dan

4940

biobriket 200°C


peningkatan

bahwa

diperoleh

hasil

pengujian

kadar

sampel yang paling rendah diperoleh

seiring

tingginnya

unsur

3. Dari pengujian sifat fisis biobriket

pada suhu karbonisasi 300°C. Hasil

dengan tingginya suhu karbonisasi, hal ini menunjukkan

kandungan

yaitu unsur kalium.

menunjukkan nilai kalor biobriket tongkol mengalami

jagung

paling tinggi dari semua sampel

abu biobriket tongkol jagung berkisar antara 4940 kal/gram – 5727 kal/gram. Dari grafik

tongkol

menunjukkan

Dari gambar 4.5 Menunjukkan nilai kadar

jagung

hasil

5099

pengujian kadar abu dan kadar zat

suhu

terbang paling rendah diperolah pada

karbonisasi menghasilkan nilai kalor yang

suhu

tinggi.

karbonisasi

200°C.

Hasil

pengujian kadar karbon dan nilai Kesimpulan

kalor paling tinggi diperoleh pada suhu karbonisasi 300°C.

Berdasarkan hasil penelitian pembuatan biobriket dari tongkol jagung dapat ditarik

Saran

kesimpulan sebangai berikut : Pada penelitian selanjutnya sebaiknya : 1. Biobriket

tongkol

telah

dibuat

dengan variasi suhu karbonisasi yaitu 9


1. Memvariasikan

komposisi

jenis

bahan perekat dan bahan untuk meningkatkan kualitas biobriket 2. Menghitung

efisensi

pembakaran

biobriket.

Properties. New York. John Wiley & Sons. 3. [6] Joseph, S. dan D. Hislop, 1981. Residu Briquetting in Development Countries. London. Applyed Science Publisher. [7] Kurniawan Oswan, Marsono, 2008.

DAFTAR PUSTAKA

Super karbon [1] Badan

Pusat

Produksi

Padi

Sementara)

Statistik. Tahun

2015.

2014(Angka

Diperkirakan

Turun

0.63Persen.http://www.bps.go.id/brs/vie w/id/1122, Diakses pada tanggal 24 Mei 2015. [2]

Siahaan,

Satriani

dkk.

2013.

Penentuan kondisi optimum suhu dan waktu

karbonisasi

pada pembuatan

arang dari sekam padi. J. Teknik Kimia USU. Vol .2, No 1. Universitas Sumatra

[3]

Alam Syah Nur, Andi. 2006.

Biodiesel Jarak Pagar. Bandung. Agro

[4] Borman, G.L., and Ragland, K.W. Combustion

Engineering.

Singapore. McGraw-Hill Book Co. [5]

Kinoshita,

Electrochemical 10

Depok. Penebar Swadaya. [8] Sukandarumidi. 2004. Batu Bara dan Gambut. Yogyakarta. Gadjah Mada University Press. [9] Inzana, Nur. 2011. Pembuatan dan Pengujian Kacang

Sifat Tanah

Fisis

Briket

Sebagai

Kulit Energi

Alternatif. Skripsi Sarjana. Makassar. Universitas Hasanuddin. Zemansky,

Mark

Waldo

dan

Dittman, Richard H. 1986. Kalor dan Termodinamika. Bandung. Penerbit ITB. [11] Tironi M dan Sabit Ali. 2011. Efek

Media Pustaka.

1998.

Pengganti Minyak Tanah Dan Gas.

[10]

Utara.

Bahan bakar Alternatif

K.

1988.

Carbon

Suhu

Pada

Proses

Pengarangan

Terhadap Nilai Kalor Arang Tempurung Kelapa

(Coconut

Shell

Charcoal).

J.Neutrino. Vol. 3, No.2. UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.

and Physicochemical


[12] Prasetyo, Lea dan Setiawan Sandi. 1991.

Mengerti

Fisika

Termofisika.

Yogyakarta. Andi Offset. [13] Moran, Michael J. dan Saphiro, Howard

N.

2003.

Termodinamika

TeknikJilid I. Jakarta. Erlangga. [14] Badan Standarisasi Nasional. 2000. SNI No. 01-6235-2000. Briket Arang Kayu. Jakarta. [15] Beiser Arthur. 1992. Konsep Fisika Modern

(ed.

Keempat).

Jakarta.

Erlangga. [16] Munasir dkk. 2012. Uji XRD Dan XRF Pada Bahan Mineral (Batuan Dan Pasir) Sebagai Sumber Material Cerdas (CaCO3 Dan SiO2). J. Penelitian Fisika dan Aplikasinya (JPFA). Vol. 2 No.1 Universitas Negri Surabaya. Surabaya. [17] Sompotan, Saartje. Respons Pertumbuhan Dan Hasil Jagung Manis ( Zea Mays Saccarata Sturt) Terhadap Pemupukan. Soil Environment Vol. 12 No. 1. Universitas Sam Ratulangi. Manado.

11


KARAKTERISASI BIOBRIKET BERBASIS ARANG DARI TONGKOL JAGUNG

Recommend Documents