PEMBUATAN BRIKET KARBON DARI CAMPURAN AMPAS TEBU DAN JERAMI PADI
M. ARIEF CHAERIAWAN N
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Briket Karbon Dari Campuran Ampas Tebu dan Jerami Padi adalah benar karya saya denganarahan 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, September 2016 M. Arief Chaeriawani NIM G74110071
ABSTRAK M. ARIEF CHAERIAWAN. Pembuatan Briket Arang dari Campuran Ampas Tebu dan Jerami Padi.Dibimbing oleh MUHAMMAD NUR INDRO. Limbah ampas tebu dan jerami padi sebagai alternative sumber energi yang melimpah, namun belum terolah sepenuhnya.Proses pengarangan dilakukan dengan menggunakan tungku drum hasil modifikasi. Arang kemudian digiling sampai berbentuk serbuk kemudian disaring menggunakan saringan 80 mesh. Arang yang lolos saringan selanjutnya dicampur dengan perekat tapioka kadar 20%. Sampel dikempa menggunakan sistem hidrolik manual pada tekanan 20 ton selanjutnya dikeringkan di dalam oven pada suhu 50oC selama 48jam. Penelitian ini menghasilkan arang dengan kadar air 2.75%, kadar abu 21.608%, kadar zat menguap 43.542%, kadar karbon terikat 38.183%, keteguhan tekan 53.071 kg/ dan nilai kalor 4933.33 kal/gram. Kata kunci:briket arang, jerami padi, kuat tekan, limbah tebu dan nilai kalor
ABSTRACT M. ARIEF CHAERIAWAN Charcoal Briquette manufacture of a mixture of sugar cane waste and waste rice straw. Guided by MUHAMMAD NUR INDRO. Sugar cane waste and rice straw waste is an alternative energy that’s abundance but has not fully processed. Carbonization process was done by using a modified drum furnace. The obtained carbon was then milled into a powder form, filtered using a 80 mesh sieve and the carbon that passes from the filter is mixed with tapioca adhesive levels of 2.5% and 5%. The raw materials manually compressed using a hydraulic system at a pressure of 20 tons, then dried in an oven at 50 oC for 48 hours. This research produces briquettes that had water content 2.75%, ash content of 21.068%, levels of substance evaporates 43.542%, and calorific value bonded carbon content 38.183%, firmness press 53.071kg/ 4933.33 cal /gram. Keywords:Charcoal briquettes, compressive strength, heat value, rice straw waste, and sugarcane waste.
PEMBUATAN BRIKET KARBON DARI CAMPURAN AMPAS TEBU DAN JERAMI PADI
M. ARIEF CHAERIAWAN N
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Fisika
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan pada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul “Pembuatan Briket Karbon Dari Campuran Ampas Tebu dan Jerami Padi”.sebagai salah satu syarat kelulusan program sarjana di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada: 1. kedua orang tua, Ir. Chaerul Anwar dan Diana Trie Purwanti yang selalu memberi inspirasi dan motivasi, seluruh keluarga besar yang selalu memberikan doa, nasehat dan semangat kepada penulis. 2. Bapak Drs. M. Nur Indro M.Sc selaku pembimbing skripsi yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan diskusi-diskusi yang sangat membantu. 3. Seluruh keluarga besar yang selalu memberikan doa, nasehat dan semangat kepada penulis. Terutama keluarga besar cucu abah Suyanto squad atas dorongan dan dukungannya kepada penulis 4. Shofi FajriahIlmi S.Si yang selalu memberi motivasi dan dukungan kepada penulis 5. Teman-teman Fisika 48, adik-adik tingkat di departemen fisika angkatan 50 dan49 untuk dukungannya. 6. Para Malianers, Abu, Octa, Fajar, Gina, Renza, Diah, Ojan sebagai rekan tempat tinggal. 7. Para alumni SMA 1 Bekasi di IPB, terutama angkatan 2011 (48) Triana Winni, Elita Febriani, Dory S, Risti Nur Amalia, Tantry Febrinasari sebagai rekan awal perjuangan di kampus ini. Selanjutnya, penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi kemajuan penelitian ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2016 M. Arief Chaeriawan
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Tempat
2
Alat dan Bahan
2
Persiapan dan pembuatan
2
Prosedur Pengujian
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
8
Kadar air
7
Kadar abu
7
Kadar zat menguap
8
Kadar karbon terikat
8
Kerapatan
9
Keteguhan tekan
9
Nilai kalor
10
Pengaruh komposisi bahan bakar terhadap laju pembakaran
11
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
11
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
12
LAMPIRAN
15
RIWAYAT HIDUP
16
DAFTAR TABEL 1 Perbandingan penambahan perekat kanji dalam pembuatan briket arang dari jerami padi dan ampas tebu 2 Hasil rata-rata sifat fisik briket arang ampas tebu dan jerami padi
5 9
DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Diagram skema Klin Drum kadar air kadar abu kadar zat menguap kadar karbon terikat kerapatan keteguhan tekan nilai kalor Laju pembakaran dengan komposisi sampel
3 7 8 8 9 9 10 11 11
DAFTAR LAMPIRAN 1 Tabel Perbandingan Mutu Briket Berdasarkan SNI 2 Hasil Penelitian Riyana Hermadiana 3 Hasil Penelitian Adinda Mutiara
15 15 15
PENDAHULUAN Latar Belakang Kebutuhan akan energi di Indonesia semakin hari semakin meningkat. Untuk menyeimbangkan permintaan dan suplai makadicari energi alternatif untuk mengimbangi semakin berkurangnya cadangan sampel minyak bumi dan gas LPG. Bahan bakar alternatif bisa dibuat dari berbagai bahan-bahan yang berasal dari sampah organik rumah tangga, kayu dan lainnya yang bersifat kontinu dan dapat diperbaharui. Indonesia merupakan negara yang kaya akan keanekaragaman hayatinya.1 Salah satu keanekaragaman hayati yang dapat dimanfaatkan dalam bidang pertanian adalah tanaman tebu dan tanaman padi. Tanaman tebu (Saccharum sp.) merupakan salah satu komoditas penting untuk dijadikan bahan utama pembuatan gula yang sudah menjadi kebutuhan primer dalam rumah tangga, hal ini dikarenakan dalam batangnya terkandung 20% cairan gula.2 Pada umumnya tebu diolah menjadi gula di pabrik-pabrik gula setelah tebu diolah menjadi gula maka akan menghasilkan limbah yang berupa ampas tebu. Ampas tebu yang dihasilkan sering digunakan sebagai bahan bakar ketel pada pabrik gula. Komposisi kimia ampas tebu meliputi air 48-52%; abu 3.82%; lignin 22.09%; selulosa 37.65%; pentosan 27.97%; silika 3.01%; dan gula pereduksi 3,3%. Kandungan pentosa yang cukup tinggi dalam ampas tebu tersebut memungkinkan dapat diolah menjadi arang. Jerami padi merupakan limbah pertanian yang paling banyak tersedia dan sering digunakan sebagai pakan ternak. Produksi jerami padi bervariasi yaitu mencapai sekitar 12–15 ton per hektar dalam satu kali panen, atau 4–5 ton bahan kering tergantung pada lokasi dan jenis varietas tanamannya, secara keseluruhan produksi jerami pada tanun 2005 mencapai 128 juta ton untuk luas panen 10.7 juta hektar.3 Arang dapat diperoleh dari pembakaran dan hasil pembakaran menghasilkan limbah padat cukup banyak. Dalam penelitian ini akan dilakukan pada limbah padat untuk dijadikan arang sebagai bahan bakar tungku. Bahan bakar tungku yang digunakan berupa briket.Briket dapat dibuat selain ampas tebu dan jerami padi, dari bahan bahan yang mengandung lignin dan selulosa yang terdapat pada serabut kelapa, tongkol jagung dan sampah organik dalam kehidupan manusia. Pada penelitian ini terfokus pada limbah padat yang dihasilkan pada proses pembakaran dari ampas tebu dan jerami padi yang akan diolah menjadi briket.4,5 Briket adalah bahan bakar alternatif yang menyerupai arang tetapi terbuat dari bahan non kayu.Banyak bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai sampel pembuatan briket, adalah sekam padi, jerami, batok kelapa, serbuk gergaji, dedaunan dan lain-lain. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Memanfaatkan limbah ampas tebu dan jerami padi untuk dibuat briket arang
2 2. Melakukan karakterisasi sifat fisik dan sifat kimia briket arang ampas tebu dan jerami padi 3. Pengujian efektivitas penggunaan briket arang sebagai bahan bakar Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan menghasilkan briket arang yang dapat dijadikan sebagai solusi untuk mengatasi krisis energi, terutama sebagai subtitusi bahan bakar yang berasal dari minyak bumi, gas bumi dan batu bara. Penelitian ini juga dapat mendorong masyarakat agar memanfaatkan sesuatu yang tidak bersifat ekonomis menjadi sesuatu hal yang bersifat ekonomis.
METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakandi Laboraturium Fisika Material Departemen Fisika, Laboratorium Kimia Anorganik Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, dan Laboratorium Kimia Hasil Hutan Departemen Hasil Hutan Institut Pertanian Bogor mulai bulan Mei 2015 sampai Oktober 2015. Alat dan Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini ampas tebu, jerami padi dan bahan perekat yang digunakan tepung tapioka. Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini anatra lain : timbangan, thermometer, meteran, stopwacth, mesin penggiling, tungku pembakaran, korek api, wadah plastik, oven, cetakan pembuatan briket, kempa hidrolis manual, cawan porselin. Persiapan dan Pembuatan Briket Pengeringan Sampel Sampel ampas tebu dan jerami padi terlebih dahulu dikeringkan secara alami dibawah sinar matahari sampai kering udara sehingga mencapai kadar air sekitar 10%-20% dengan tujuan agar sampel yang digunakan mudah terbakar dan sedikit mengandung asap. Tungku Pembakaran Tungku pembakaran (klin drum) merupakan salah satu alat yang digunakan pada proses pengarangan. Tungku pembakaran ini terbuat dari drum yang terdiri dari 3 bagian, yaitu penutup, badan drum dan lubang udara pada badan drum atau bagian bawah drum. Bagian tengah penutup dilubangi sebagai tempat meletakannya cerobong asap yang berdiameter 10cm dan tinggi 30cm. Pada bagian badan drum dibuat lubang udara sebanyak tiga baris yang dibuat melingkar pada bagian drum.
3
Gambar 1. Diagram skema kiln drum.6 Pengarangan Proses pengarangan dilakukan mengggunakan kiln drum. Selanjutnya sampel diatur sehingga memenuhi drum. Untuk memudahkan pada proses pembakaran digunakan bahan-bahan yang mudah terbakar sebagai umpan bakar seperti: kertas, daun kering, ranting kayu, atau percikan minyak tanah. Pada saat api telah nyala dengan baik maka kiln drum ditutup dan diberi cerobong asap pada bagian atasnya. Penutup pada bagian atas klin drum ini bisa dibuka untuk menambahkan sampel pada proses pengarangan. Sampelakan terbakar mulai dari bawah dan menjalar kebagian atas. Pada saat pembakaran melewati barisan lubang pertama yang ditandai dengan bara merah yang nampak dari lubang, maka lubang pada baris pertama ditutup sedangkan lubang pada bagian atasnya dibuka, demikian selanjutnya sampai pada lubang yang terakhir. Proses pengarangan dianggap telah selesai apabila asap yang keluar dari cerobong tinggal sedikit. Pada saat itu semua lubang yang ada pada kiln drum ditutup, hal ini untuk menghindari terjadinya pembakaran secara berlanjutan sehingga arang yang sudah terbentuk tidak terus terbakar menjadi abu. Selanjutnya kiln drum dibiarkan menjadi dingin. Pendinginan dilakukan selama kurang lebih 6-7 jam. Setelah kiln drum dingin maka tutup bisa dibuka dan arang bisa dikeluarkan untuk dipisahkan dari abu. Arang yang sudah dingin selanjutnya dikemas dalam plastik. Penumbukkan dan penyaringan Arang jerami padi dan ampas tebu yang sudah jadi kemudian ditumbuk dan disaring pada ukuran lolos 80 mesh. Penyaringan digunakan alat saring dengan ukuran disesuaikan.
4 Persiapan dan Pencampuran perekat Tepung tapioka ditimbang, lalu dicampur dengan air mendidih dengan perbandingan konsentrasi perekat dan air adalah 1 : 10. Campuran tepung dan air dipanaskan dan diaduk di dalam water bath hingga homogen. Arang yang telah disaring dicampur dengan perekat kanji dengan perbandingan sebanyak 20% dari serbuk arang .Campuran arang dan perekat selanjutnya dibuat briket. Proses pembuatan briket jerami padi dan ampas tebu yang dilakukan dalam penelitian ini terdiri dari 3 perlakuan. Perlakuan tersebut dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Perbandingan penambahan perekat kanji dalam pembuatan briket arang dari jerami padi dan ampas tebu Kode Arang ampas tebudan jerami Perekat tapioka sampel padi (250 gram) A 75:25% 50 gram (20%) B 50:50% 50 gram (20%) C 25:75% 50 gram (20%) Pencetakan dan pengempaan Hasil dari percampuran bahan dengan perkat tapioka tersebut selanjutnya disiapkan dalam cetakan dan dilakukan pengempaan sistem hidrolik dengan besar beban 5 ton.Ukuran Briket arang dibuat berbentuk silinder dengan tinggi 3.5 cm dan diameter 2 cm. Pengeringan Briket yang dihasilkan kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 60 selama 48 jam. Setelah itu dilakukan pengemasan dalam wadah dan ditutup rapatrapat untuk menjaga agar briket tetap dalam keadaan kering. Briket diuji sifat fisik dan kimianya. Sifat fisik yang diuji meliputi kerapatan, kekuatan tekan, pengurangan massa dan laju pembakaran birket terhadap waktu. Sedangkan uji sifat kimia terdiri dari kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon terikat dan nilai kalor. Pengujian Pengujian Kadar Air Satu gram sampel ditimbang dalam porselin yang telah diketahui berat selama 4 jam sampai tetapnya. Dikeringkan dalam oven pada suhu (105 ± 2) beratnya konstan. Kemudian dimasukan ke dalam desikator selama 1 jam dan timbang. Kadar air briket dihitung dengan menggunakan persamaan: Kadar Air 100% (1) Keterangan : 1 = Massa contoh sebelum dikeringkan (gram) 2 = Massa contoh setelah di keringkan (gram) Pengujian Kadar Abu Cawan yang sudah berisi sampel yang kadar air sudah ditetapkan, digunakan untuk mengukur kadar abu. Caranya cawan tersebut diletakkan dalam tanur, perlahan-lahan dipanaskan mulai dari suhu kamar sampai 850 selama 4
5 jam.Selanjutnya didinginkan dalam desikator sampai beratnya konstan, kemudian ditimbang bobotnya. Kadar abu arang dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut : Kadar Abu = x 100% (2) Pengujian Zat Menguap Cara penentuan kadar zat yang hilang pada Suhu 950ºC briket yaitu cawan kosong beserta tutupnya terlebih dahulu dipijarkan di dalam tanur selama 30 menit dan didinginkan di dalam eksikator. Kemudian ditimbang dengan teliti sebanyak 1 gram sampel ke dalam cawan kosong tersebut.Cawan selanjutnya ditutup dan dimasukkan ke dalam tanur dengan suhu 950°C selama 7 menit. Kadar zat yang hilang pada suhu 950°C dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Kadar zat menguap pada 950°C (%) = 100% (3) Keterangan : 1 = Massa sampel awal (gram) 2 = Massa sampel setelah pemanasan (gram) Pengujian Kadar Karbon Terikat Pada dasarnya prinsip penetuan kadar karbon terikat adalah dengan menghitung fraksi karbon dalam briket arang, tidak termasuk zat menguap dan abu. Kadar karbon terikat briket dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Kadar karbon terikat = 100 – (kadar abu + kadar zat menguap)% (4) Pengujian KerapatanMassa Kerapatan dinyatakan dalam perbandingan massa dan volume, yaitu dengan cara menimbang briket dan mengukur volumenya dalam keadaan kering udara. Kerapatan briket dapat dihitung dengan menggunakan rumus: ρ =m/V (5) Keterangan: ρ = Kerapatan (g/ ) m= Massa briket (gram) ) V= Volume ( Pengujian Keteguhan Tekan Prinsip pengujian keteguhan tekan adalah mengukur kekuatan tekan briket dengan memberikan penekanan sampai briket pecah.Pengujian keteguhan tekan dilakukan dengan menggunkan alat Instron dimana beban yang diberikan maksimum adalah 10 ton. Penekanan yang diberikan secara perlahan-lahan sampai briket tersebut pecah.. Penentuan keteguhan tekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Kt =P/A (6) Keterangan: Kt = keteguhan tekan (kg/ ) P = Beban penekanan (kg) A = Luas permukaan ( ) Nilai Kalor Prinsip penentuan nilai kalor adalah dengan mengukur energi yangditimbulkan pada pembakaran satu gram contoh uji.Ditimbang satu gram contoh uji, lalu ditempatkan pada cawan silika, kemudian dimasukan ke dalam
6 Calorimeter combustion bomb.Pembakaran dimulai pada saat suhu air sudah tetap.Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai maksimum. Pengukuran nilai kalor bakar dihitung berdasarkan banyaknya kalor yang dilepaskan sama banyaknya dengan kalor yang diserap. Penentuan nilai kalor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: (7) Nk = Keterangan: Nk = Nilai kalor (kal/gram) W = Nilai kalor dari alat kalori meter (kal) = Suhu mula-mula (0C) = Suhu setelah pembakaran (0C) m = Berat contoh yang terbakar B = Koreksi panas pada kawat besi (kal/gram) Pengaruh Komposisi Bahan Bakar Terhadap Laju Pembakaran Pengaruh komposisi bahan bakar terhadap laju pembakaran yang dijujikan ialah laju pengurangan massa selama proses pembakaran. Massa berkurang dihitung setiap lamanya pembakaran. Penentuan nilai dapat dihitung dengan persamaan : ∆ (8) ∆ Keterangan : = Laju pengurangan massa = Massa = waktu Hasil dan Pembahasan Pembuatan arang pada tungku hasil modifikasi dari bahan limbah jerami padi sebanyak 3 kg menghasilkan 400 gram arang dan tebu sebanyak 2 kg menghasilkan 500 gram arang. Pengujian karakteristik briket meliputi kadar air, kadar karbon terikat, kerapatan, keteguhan tekan dan nilai kalor.
Tabel 2 Hasil rata-rata sifat fisik briket arang campuran ampas tebu jerami padi Kode sampel A B C
Air (%)
Abu (%)
1.147 2.803 4.30
12.542 17.673 34.609
Zat Menguap (%) 40.267 43.286 47.073
Sifat briket arang Karbon Kerapatan Keteguhan Tekan Terikat (g/ ) (%) (kg/ ) 50.385 39.041 25.124
0.306 0.393 0.348
54.026 55.267 49.922
Nilai Kalor Bakar (kal/g) 5264 4947 4589
7 Kadar Air Kadar air sangat mempengaruhi kualitas briket arang yang dihasilkan. Semakin rendah kadar air maka daya pembakaran akan semakin tinggi dan sebaliknya semakin tinggi kadar air maka daya pembakaran akan semakin rendah.7Pada tabel 2 terlihat bahwa kadar air terendah pada penelitian ini sebesar 1.147 % diperoleh pada campuran arang dengan komposisi sampel A, sedangkan kadar air tertingginya sebesar 4.30% dihasikan pada komposisi sampelC. Keseluruhan briket yang dihasilkan telah sesuai dengan (SNI 01-6235-2000) yaitu maksimal 8%.Diagram rata-rata kadar air untuk semua sampel disajikan pada Gambar 2. Kadar Abu Penentuan kadar abu dimaksudkan untuk mengetahui bagian yang tidak terbakar yang sudah tidak memiliki unsur karbon lagi setelah briket dibakar. Kadar abu sebanding dengan kandungan bahan anorganik yang terdapat di dalam briket.7 Pada tabel 2 terlihat bahwa kadar abu terendah pada penelitian ini sebesar 17.673% diperoleh pada campuran arang dengan komposisi sampel B, sedangkan kadar abu tertinggi sebesar 34.609% dihasilkan pada komposisi sampelC. Untuk semua komposisi kadar abu tidak memenuhi standart. Kadar abu yang tinggi ini mungkin terjadi karena proses pengarangan yang kurang baik dan masih perlu disempurnakan. Pencampuran sampel ampas tebu dan jerami padi juga dapat menyebabkan kadar abu meningkat. Hal ini disebabkan karena kadar abu yang ada pada jerami padi cukup tinggi sehingga pada saat proses pencampuran dengan ampas tebu yang memiliki kadar abu rendah, terjadi reaksi yang membuat kadar abu briket campuran tersebut akan meningkat. Pada keterangan komposisi C terlihat bahwa kandungan jerami padi yang banyak menyebabkan nilai kadar abu tinggi.Diagram rata-rata kadar abu untuk semua sampel disajikan pada Gambar 3. 4.3
kadar air (%)
5 4
2.803
3 2
1.147
1 0 A
B
C
Gambar 2.Kadar air briket arang sampelA, B, dan C.
8
34.609
kadar abu (%)
40 30
17.673 12.542
20 10 0
A
B
C
Gambar 3.Kadar abu briket arang sampelA, B, dan C. Kadar Zat Menguap
kadar zat menguap (%)
Dari tabel 2 terihat bahwa kadar zat menguap briket arang berkisar antara 37.073%- 43.286%. Kadar zat menguap terendah (37.073%) terdapat pada briket arang dari sampel komposisi A, sedangkan kadar zat menguap tertinggi (43.286%) terdapat pada briket arang dari sampel komposisi C. Dari Gambar 3 menunjukkan bahwa semakin banyak komposisi jerami padi yang di campurkan pada briket arang maka kadar zat menguap semakin meningkat. Tinggi rendahnya kadar zat menguap briket arang yang dihasilkan dipengaruhi oleh jenis sampel, sehingga perbedaan jenis sampel berpengaruh nyata terhadap kadar zat menguap briket arang. Kandungan kadar zat menguap yang tinggi akan menimbulkan asap yang lebih banyak pada saat briket arang dinyalakan, hal ini disebabkan oleh adanya reaksi antara karbon monoksida (CO) dengan turunan alkohol yang ada pada arang.8 Diagram rata-rata kadar zat menguap untuk semua sampel disajikan pada Gambar 4. 50
47.073 43.286
45 40.267 40 35 A
B
C
Gambar 4.Kadar zat menguap briket arang sampelA, B, dan C. Kadar Karbon Terikat Kadar karbon terikat merupakan fraksi karbon yang terikat di dalam arang selain fraksi air, zat menguap, dan abu. Keberadaan karbon terikat di dalam briket arang dipengaruhi oleh niai kadar abu dan kadar zat menguap. Kadar karbon terikat akan bernilai tinggi apabila nilai kadar abu dan kadar zat menguap pada briket rendah.9 Berdasarkan hasil pengujian terhadap kadar karbon terikat pada tabel 2, terlihat bahwa kadar karbon terikat terendah pada sampel C yaitu sampai 25.124%. Sedangkan yang tertinggi pada sampel A yaitu 50.385%. Rendahnya
9
kadar karbon terikat (%)
kadar karbon terikat pada penelitian ini disebabkan tingginya kadar abu dan kadar zat menguap pada komposisi briket arang.Diagram rata-rata kadar karbon terikat untuk semua sampel disajikan pada Gambar 5. 60
50.385 39.041
40
25.124
20 0 A
B
C
Gambar 5.Kadar karbon terikat briket arang sampelA, B, dan C. Kerapatan Kerapatan menunjukkan perbandingan antara berat dan volume briket arang.Besar kecilnya kerapatan dipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan arang penyusun briket arang tersebut.6 Nilai kerapatan yang dihasilkan antara lain 0.306 g/ , 0.393 g/ , 0.348 g/ kerapatan ini memenuhi kualitas briket arang Indonesia (0.4407 g/ ). Serbuk arang dengan 80 mesh berarti ukuran partikel lebih kecil dan memperluas bidang permukaan ikatan antar serbuk. Hal ini menyebabkan ikatan antar serbuk menjadi lebih kuat, sehingga dapat meningkatkan kerapatan briket arang. Diagram rata-rata kerapatan untuk semua sampel disajikan pada Gambar 6.
kerapatan (g/
^3)
0.393 0.4
0.306
0.348
0.3 0.2 0.1 0 A
B
C
Gambar 6.Kerapatan briket arang sampelA, B, dan C. Keteguhan Tekan Keteguhan tekan briket merupakan kemampuan briket untuk memberikan daya tekan atas kekompakan briket atau hancurnya briket jika diberikan beban pada benda tersebut.Semakin tinggi nilai keteguhan tekan briket arang berarti daya tahan terhadap pecah semakin baik. Hal tersebut akan menguntungkan di dalam kegiatan pemasaran yang meliputi pengemasan maupun distribusi dan memudahkan pengangkutan briket arang.6 Pada tabel 2 menunjukkan bahwa keteguhan tekan terrendah dicapai oleh briket arang dengan komposisi C sebesar
10
keteguhan tekan (N/ ^2)
49.922 kg/ . Keteguhan tekan tertinggi dicapai oleh briket arang dengan komposisi B sebesar 55.267 kg/ . Nilai keteguhan tekan briket arang hasil penelitian ini berkisar 49.922 – . Hasil ini telah memenuhi persyaratan kualitas briket arang 55.267 kg/ Indonesia (0,46kg/ ) dan sebagian kualitas briket arang Inggris yang , tetapi nilai ini belum mensyaratkan nilai keteguhan tekan sebesar 12,7 kg/ memenuhi persyaratan kualitas briket arang Jepang (60 kg/ ) dan Amerika sebesar 62 kg/ .Diagram rata-rata keteguhan tekan untuk semua sampel disajikan pada Gambar 7.
56
55.267 54.026
54 52
49.922
50 48 46 A
B
C
Gambar 7.Keteguhan tekan briket arang sampelA, B, dan C.
Nilai kalor Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket. Semakin tinggi nilai kalor, semakin baik kualitas briket yang dihasilkan. Nilai kalor diperoleh berdasarkan pengukuran pada volume tetap dimana arang yang dibakar akan meningkatkan suhu air sehingga nilai kalor arang dapat diukur berdasarkan perbedaan suhu air. Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket arang.Semakin tinggi nilai kalor briket arang semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan. Tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh berat jenis sampel.10 Berdasarkan hasil penelitian terlihat nilai kalor terendah terdapat pada briket arang dengan komposisi sampel C sebesar 4589 kal/gram, sedangkan tertingi pada sampel A sebesar 5264 kal/gram. Kecilnya nilai kalor dikarenakan kadar abu yang terkandung pada briket arang cukup tnggi sehingga mempengaruhi nilai kalor briket arang. Diagram rata-rata nilai kaor untuk semua sampel disajikan pada Gambar 8.
nilai kalor (kal/g)
11
5264
5500
4947 5000
4589
4500 4000 A
B
C
Gambar 8.Nilai kalor briket arang sampelA, B, dan C.
laju pembakaran (g/menit)
Pengaruh Komposisi Bahan Bakar Terhadap Laju Pembakaran Pengamatan lama waktu nyala api menggunakan briket arang sebanyak 38g. Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan terhadap nyala api untuk briket arang dengan komposisi sampel A menyala selama 31 menit, komposisi sampelB menyala 29 menit, komposisi sampel C menyala 34 menit. Laju pembakaran briket arang berdasarkanhasil didapat untuk briket arang dengan komposisi sampelA sebesar 1.225 g/menit, komposisi sampelB sebesar 1.310 g/menit, dan komposisi sampel C sebesar 1.117 g/menit. Perbedaan komposisi perekat pada masing-masing briket tidak begitu berpengaruh jauh.Tetapi ukuran serbuk yang seragam atau tidaknya dapat mempengaruhi laju pembakaran. Diagram rata-rata pengaruh komposisi bahan bakar terhadap laju pembakaran untuk semua sampel disajikan pada Gambar 9. 1.4 1.3
1.31 1.225
1.2
1.117
1.1 1 A
B
C
Gambar 9.Laju pembakaransampelA, B, dan C.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Proses pengolahan dari campuran ampas tebu dan jerami padi dapat menghasilkan produk yang bermanfaat berupa arang yang dapat digunakan sebagai sampel pembuatan briket arang. Proses pembakaran untuk menjadikan bahan menjadi arang harus dilakukan dengan metode yang tepat dan benar. Penambahan perekat pada pembuatan briket arang sangat dibutuhkan agar briket yang dihasilkan memiliki keteguhan yang besar dan kerapatan yang kecil. Sifat
12 fisik briket arang mempengaruhi tinggi rendahnya nilai kalorbriket arang.Briket arang yang dihasilkan dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar alternatif. Briket arang dengan campuran sampel A, B, dan C dapat mempengaruhi karakteristik sifat fisika. Sifat fisika yang dihasilkan dari briket arang meliputi kerapatan sebesar 0.306g/ , 0.393g/ , dan 0.348g/ , keteguhan tekan 54.026kg/ , 55.267kg/ , dan 49.922kg/ , nilai kalor bakar 5264kal/g, 4947kal/g, dan4589kal/g, kadar air sebesar 1.147%, 2.803%, dan 4.30%, kadar abu 12.542%, 17.673%, dan 34.609, kadar zat menguap 40.267%, 43.286%, dan 47.073%,kadar karbon terikat 50.385%, 39.041%, dan 25.124%. Ukuran partikel yang homogen memberikan hasil nilai briket arang dengan kualitas baik jika dibandingkan dengan ukuran yang tidak seragam. . Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai camburan komposisi sampel briket karena hasil menunjukkan bahwa briket arang dengan sampel campuran ampas tebu dan jerami padi nilai kalor masih di bawah SNI. Tungku pembakaran untuk pengarangan perlu di modifikasi agar energi yang dihasilkan saat membakar tidak terbuang sia-sia dan dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan memasak rumah tangga.Teknik pembakaran sebaiknya tidak dilakukan dengan cara manual agar abu yang dihasilkan sedikit. Penyimpanan briket harus di tempat yang tertutup dari udara agar briket arang tidak kena uap air.
DAFTAR PUSTAKA 1. Eka V, Mitarlis. Pemanfaatan limbah padat proses sintesis furfural dengan material awal ampas tebu sebagai bahan pembuatan bahan bakar briket. UNESA journal of chemistry Vol 2, No 3, 2013. 2. Silvana R, Nurhidayati T, Budi W. 2011. Uji Ketahanan Tanaman Tebu Hasil Persilangan (Saccharum spp. hybrid ) Pada Kondisi Lingkungan Cekaman Garam (NaCl). Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. 3. Bata M. Pengaruh Molases Pada Amoniasi Jerami Padi Menggunakan Urea Terhadap Kecernaan Bahan Kering dan Bahan Organik In Vitro. Purwokerto: Fakultas Peternakan, Universitas Jendral Soedirman. 2008. 4. Nisandi. Pengolahan dan pemanfaatan sampah organik menjadi briket arang dan asap cair. Yogyakarta ; ISSN : 1978-9777 5. Triono A. Karakteristik briket arang dari campuran serbuk gergaji kayu afrika dan sengon dengan penambahan tempurung kelapa. Bogor: Departemen Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. 2006.
13 6. Hermadiana, Riana. Pemanfaatan Limbah Tebu Sebagai Bahan Briket Arang. Bogor: Departemen fisika,Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 2014. 7. Maryono, Sudding,dan Rahmawati. Pembuatan dan Analisis Mutu Briket Arang Tempurung Kelapa Ditinjau dari Kadar Kanji.Jurnal chemica. 2013; 14(1): 74-82. 8. Hendra, D., dan G. Pari. 2000. Penyempurnaan Teknologi Pengolahan Arang. Laporan Hasil Penelitian. Pusat Penelitian Hasil Hutan, Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Bogor 9. Sundari, D. Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Medan: Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. 2009. 10. Hartoyo J, Roliado H. Pembuatan Briket Arang dari Lima Jenis Kayu Indnesia. Pusat Penelitian Hasil Hutan. Report No 103. Bogor 1987. 11. Mutiara, A. Pemanfaatan Limbah Jerami Padi Untuk Briket dan Biopelet. Bogor: Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 2015.
14
LAMPIRAN Lampiran 1 Tabel Perbandingan Mutu Briket Berdasarkan SNI Kode sampel SNI no. 1/6235/2 A B C 000 1.147 2.803 4.30 Kadar air (%) ≤8 12.542 17.673 34.609 Kadar abu (%) ≤8 50.385 39.041 25.124 Kadar karbon (%) ≥65 5264 4947 4589 Nilai kalor (kal/g) ≥5000 Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan Bogor
kesimpulan
Parameter
Sesuai SNI Tidak sesuai SNI Tidak sesuai SNI Tidak sesuai SNI
Lampiran 2 Hasil Penelitian Riyana Hermadiana.6 Komposisi bahan perekat 2.5% 5% 5%
Air (%)
Abu (%)
1.105 9.866 1.349 10.713 41.557 10.508
Zat Menguap (%) 20.089 19.479 20.508
Sifat briket arang Karbon Kerapatan Keteguhan Tekan Terikat (g/ ) (%) (kg/ ) 70.044 70.307 68.984
0.339 0.384 0.335
52.04 68.04 82.04
Nilai Kalor Bakar (kal/g) 6187 6202 6219
Lampiran 3 Hasil Penelitian Adinda Mutiara.11 Komposisi bahan perekat 2% 4% 6%
Air (%)
Abu (%)
0.119 0.165 0.094
6.273 6.970 6.705
Zat Menguap (%) 3.375 3.646 3.330
Sifat briket arang Karbon Kerapatan Keteguhan Tekan Terikat (g/ ) (%) (kg/ ) 89.991 89.380 89.960
0.197 0.207 0.202
9.932 19.524 91.561
Nilai Kalor Bakar (kal/g) 5012 5050 5041
15 Lampiran 4 Dokumentasi Penelitian
(a)
(b)
(d) (c) Keterangan : (a) = saringan 80 mmesh (b) = tepung tapioca (c) =Pengempa briket (d) Serbuk arang campuran ampas tebu dan jermai padi
16
RIWAYAT HIDUP Penulis lahir di Bandung pada tanggal 12 Oktober 1993, putra kandung pertama dari orang tua, Nama Ayah Ir. Chaerul Anwar dan Ibu Diana Trie Purwanti S.Pd. Penulis memiliki jenjang pendidikan mula dari Sekolah Dasar Cendrawasih Jaya tahun lulus 2005, Sekolah Menengah Pertama Negeri 11 Bekasi tahun lulus 2008, Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Bekasi tahun lulus 2011, kemudian di terima sebagai Mahasiswa IPB di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur Ujian Talenta Masuk. Kegiatan yang di ikuti selama menjadi mahasiswa penulis aktif lembaga kemahasiswaan BEM Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam dan Himpunan mahasiswa fisika. Penulis pun aktif di berbagai kepanitian kegiatan yang diadakan beberapa lembaga kemahasiswaan.
