FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
BRIKET GAMBUT DENGAN SERBUK KAYU KEMUNGKINAN SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF Oleh : Ir. Sulistyono*) INTISARI Sumber-sumber energi yang penting di Indonesia antara lain minyak bumi, gas alam, batubara dan gambut. Persoalan energi dari bahan bakar minyak (BBM) dewasa ini merupakan suatu masalah yang cukup serius tidak saja di Indonesia tetapi juga sudah menjadi masalah dunia, oleh sebab itu diperlukan suatu usaha untuk mencari alternatif bahan bakar lain sehingga ketergantungan kepada BBM dapat dikurangi. Hal ini bisa dimaklumi karena cadangan minyak bumi didalam negeri semakin menipis sedangkan sumber energi yang lain seperti gambut yang cadangannya cukup melimpah belum banyak dimanfaatkan. Konsep pemanfaatan gambut sebagai energi alternatif bahan bakar didasarkan pada kandungan bahan organik (kadar karbon) yang cukup tinggi dari gambut. Dari penelitian awal ternyata gambut dapat dijadikan energi alternatif bahan bakar yaitu dalam bentuk briket gambut dengan serbuk kayu, dengan tipikal yaitu nilai kalori : 4654 cal/gram, kadar air : 20,56%, kadar abu : 2,36%, volatile matter : 51,64%, fixed carbon : 25,40 %
1. Pendahuluan Indonesia adalah urutan 4 (empat) negara di dunia yang mempunyai cadangan gambut yang cukup luas setelah Kanada (170 juta Ha), Rusia (150 juta Ha), Amerika Serikat (40 juta Ha) dan Indonesia (27 juta Ha). Lahan gambut di Indonesia tersebar di pantai timur Sumatera, Papua dan Kalimantan. Sebagai sumber daya alam gambut dapat dimanfaatkan bagi berbagai peruntukan baik sebagai lahan pertanian dan kehutanan, maupun sebagai sumber energi untuk memasak dirumah sampai dengan tenaga listrik. Selain itu gambut dapat digunakan sebagai baku industri antara lain : a. Melalui proses pirolisa, gambut dapat menghasilkan kokas, ter dan gas yang selanjutnya melalui proses lanjutan dapat dijadikan kokas metalurgi, karbon
aktif (anthracite), bahan pelarut pada industri kimia dan sebagainya. b. Melalui proses gasifikasi, gambut dapat menghasilkan synthetic gas dan water gas yang selanjutnya dapat menghasilkan gas hidrogen, metana, methanol dan amoniak. c. Melalui proses hidrogenasi, gambut dapat menghasilkan synthetic crude oil, yaitu produk dasar untuk bahan baker. d. melalui proses ekstraksi, gambut dapat menghasilkan asam humat yang dapat dimanfaatkan antara lain sebagai pengatur viskositas pada lumpur pembilas
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
54
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
bor, sebagai bahan pencampur pada proses pengerasan semen dan pada industri plastik. Penelitian ini adalah merupakan penelitian awal, yang penulis lakukan di lahan gambut di daerah Rasau Jaya, Kabupaten Pontianak, Propinsi Kalimantan Barat. Dalam penelitian ini dipelajari dan dikaji teknologi pembuatan briket gambut dengan serbuk kayu untuk bahan bakar rumah tangga dan industri kecil. Kayu yang digunakan disini berupa serbuk gergaji yang berasal dari limbah industri perusahaan kayu yang cukup banyak terdapat di wilayah Kalimantan Barat. Selain itu kegiatan penelitian ini juga didasarkan atas beberapa pertimbangan yang diantaranya yaitu : a. Indonesia adalah urutan ke empat negara di dunia yang mempunyai cadangan gambut cukup besar b. Cadangan gambut di Wilayah Kalimantan Barat cukup besar, sekitar 25% dari cadangan gambut di Indonesia
c. Di Wilayah Kalimantan Barat banyak terdapat perusahaanperusahaan kayu yang menghasilkan limbah kayu d. Penduduk Indonesia sangat padat dan sebagian besar tinggal di pedesaan e. Dapat dikerjakan dengan teknologi sederhana, menyerap tenaga kerja dan tidak memerlukan padat modal f. Kebijakan pemerintah untuk mengurangi pemakaian BBM
2. Tinjauan Umum Gambut Gambut adalah suatu campuran heterogen dari zat-zat organic dan mineral anorganik yang sebagian telah membusuk dan terkumpul dalam lingkungan yang mengandung banyak air (air tawar maupun campuran dengan air asin). Penyebaran gambut di Indonesia seperti terlihat pada tabel 1.
Tabel : 1 Penyebaran Gambut di Indonesia
No 1. 2. 3. 4. 5. 6.
PULAU Sumatera Kalimantan Papua Jawa Sulawesi Maluku Jumlah
GAMBUT PEDALAMAN (JUTA TON)
GAMBUT PANTAI (JUTA TON)
7,612 6,198 -
1,263 0,325 -
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
JUMLAH (JUTA TON) 8,875 6,523 10,875 0,025 0,240 0,525 27,063
55
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Menurut Peraturan Pemerintah, PP No.27 Tahun 1990, gambut digolongkan dalam bahan galian vital (Golongan B). Pembentuk utama gambut di Indonesia adalah vegetasi hutan tropis. Unsur-unsur utama pembentuk gambut adalah unsur organik yang terdiri dari karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen serta sedikit unsur anorganik yang terdiri dari unsur silisium, kalsium, magnesium, natrium dan kalium. Warna gambut sangat dipengaruhi oleh tingkat pelapukan atau penguraian, jenis tanaman serta kandungan sedimennya, sehingga warnanya bervareasi dari warna kuning sampai coklat kehitaman. Secara umum gambut dapat diklasifikasikan menjadi 3 (tiga) jenis yaitu : a. Gambut Fibris (Fibric Peat) Jenis gambut ini berasal dari bermacam-macam lumut dan mempunyai kandungan serabut serta kandungan air yang tinggi. Kerapatannya rendah, demikian pula kandungan abunya dan nilai kalornya. Endapan dari gambut jenis ini terdapat pada umumnya di bawah “water table” (permukaan air dibawah tanah) terendah. b. Gambut Sapris (Sapric Peat) Jenis gambut ini terdiri dari tumbuh-tumbuhan yang sudah membusuk sedemikian sehingga tidak dapat dikenal lagi asalnya. Gambut jenis ini kadar abunya antara 2 – 60%, semakin rendah kadar abunya semakin tinggi pula mutunya untuk bahan bakar, selain itu juga nilai kalorinya tertinggi. Endapan dari gambut
jenis ini pada umumnya terdapat diatas water table tertinggi. c. Gambut Hemis (Hemic Peat) Jenis gambut ini berasal dari bermacam-macam rumput, buluh dan tumbuhan rawa, kandungan serabutnya rendah, demikian pula kandungan airnya, sedangkan nilai kalorinya tinggi. Endapan dari gambut jenis ini terdapat pada umumnya diantara water table terendah dan tertinggi. 3. Pembriketan Pembriketan gambut adalah proses menggumpalkan partikel-partikel kecil dengan atau tanpa bahan pengikat kedalam bentuk dan ukuran tertentu dengan sifatsifat kimia dan fisika tertentu pula yang bertujuan untuk meningkatkan mutu dan daya guna gambut sebagai bahan baker yang berpolusi yaitu tidak berasap dan tidak berbau, juga aman dan mudah dipakai. 3.1 Ikatan dalam Pembriketan Mekanisme pembriketan menyangkut hubungan ikatan antara partikel-partikel dari bahan bakar yang akan dibriket dan pengaruh perubah/variabel proses terhadap ikatan tersebut. Dalam hal ini partikel-partikel kayu dan gambut dan pengaruh variabel proses seperti temperatur, tekanan, ukuran partikel dan lain-lain, terhadap sifat-sifat kimia dan fisika dari gambut-kayu. Dalam briket gambut-kayu ini ikatan yang terjadi adalah ikatan dengan kayu, partikel gambut dengan partikel
antara partikel gambut partikel gambut dengan lainnya dan partikel kayu kayu lainnya. Jenis ikatan
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
56
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
mana yang paling menonjol dan operasional tentunya tergantung dari variabel proses yang dikerjakan. Kandungan oksigen dalam material gambut ini ada dalam bentuk senyawa organik yang berupa gugus-gugus fungsional beroksigen seperti gugus karboksilat atau hidroksil. Peranan gugusgugus ini penting dalam ikatan antara partikel gambut atau dengan partikel kayu. Kayu terdiri dari selulosa, hemiselulosa , lignin dan sedikit pektin. Selulosa adalah polimer dari glukosa, dalam bahan-bahan ini terdapat gugus fungsional beroksigen. Selulosa membentuk suatu angka dan hemiselulosa sebagai matrik. Lignin membentuk dinding sel yang bersifat melindungi sehingga cenderung semipermeabel. Lignin sangat rendah afinitasnya terhadap air dibanding selulosa dan hemiselulosa. Ikatan yang terjadi antara partikel gambut dengan partikel kayu tidak lepas dari adanya gugus-gugus fungsional beroksigen, baik didalam kayu maupun didalam gambut. Ikatan tersebut mungkin jenis ikatan kovalen antara gugus-gugus fungsional tersebut atau mungkin juga dibantu dengan adanya gugus H2O yang berfungsi sebagai jembatan (katalisator). Ikatan lain yang mungkin bekerja dalam briket gambut-kayu antara lain ikatan Van Der Walls yang merupakan ikatan antara molekul yang agak lemah. Gaya ikatan ini dapat diperbesar dengan lebih merapatkan partikel-partikel yang dibriket dengan cara penekanan, penghalusan ukuran partikel dan sebaran ukuran partikel yang tepat. Dengan tekanan yang lebih tinggi kecepatan berorientasi partikel-partikel akan lebih cepat sehingga diperoleh volume yang sekecil-kecilnya. Sebaran ukuran partikel sangat berpengaruh untuk mencapai volume yang sekecil-
kecilnya yang berarti kerapatan yang sebesar-besarnya. Hal ini dapat dicapai dengan pengisian rongga-rongga yang terdapat diantara partikel-partikel sampai volume rongga sekecil mungkin yang masih kosong. 3.2. Jenis Pengikat dalam Briket Ada beberapa jenis mekanisme ikatan yang terjadi dalam briket yaitu pembriketan dengan bahan pengikat dan pembriketan tanpa bahan pengikat. Untuk yang pertama, bahan pengikat bisa berfungsi murni sebagai perekat yang menghubungkan permukaan-permukaan yang tidak bereaksi. Atau bisa juga merembes kedalam permukaan dengan cara terserap sebagian kedalam pori-pori yang ada. Bahan pengikat yang baik adalah yang bisa membasahi sebanyak mungkin partikel partikel yang akan dibriket dan menyelimuti partikel-partikel tersebut dengan film perekat. Ada juga bahan pengikat yang bersifat mengkokas (coking substance) yang mempunyai sifat mengkokas setelah dipanaskan sehingga merekatkan partikel-partikel inert menjadi satu gumpalan yang keras. Bermacam-macam bahan pengikat dapat digunakan dalam pembriketan secara umum, baik berupa senyawa organik maupun anorganik. Bahan pengikat organik banyak digunakan diantaranya adalah kanji, tetes, gum arabic, ter, aspal dan pitch, baik yang berasal dari sumber minyak bumi maupun dari batubara. Pembriketan dengan ter, aspal atau pitch memerlukan proses lanjut, tidak cukup hanya dicampur dan dipres saja. Bahan ini bersifat mengkokas bila dipanaskan, jadi mekanisme ikatannya terjadi setelah proses
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
57
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
pengkokasan. Proses pengkokasan dengan cara pemanasan antara 500 – 700oC atau bahkan mencapai 900 – 1100oC, dalam atmosfer bebas oksigen hal ini disesuaikan dengan spesifikasi briket yang diperlukan. Bahan pengikat anorganik misalnya lempung (bentonit), semen maupun air gelas. Kelemahan bahan pengikat anorganik adalah adanya abu yang berasal dari bahan pengikat tersebut, disamping itu bahan pengikat anorganik bersifat menghambat pembakaran dan menurunkan nilai kalori. Sedangkan untuk yang kedua yaitu proses pembriketan tanpa bahan pengikat, ikatan yang diandalkan adalah kohesi antar partikel. Ikatan ini beroperasi maksimal apabila terjadi persentuhan sebanyak mungkin. Hal ini biasanya dilakukan dengan dengan cara pengepresan dengan tekanan tinggi. Selain itu juga dilakukan pada temperature 50 – 150oC. Dengan menaikkan temperatur sifat plastis akan bertambah sehingga dengan pengepresan bertekanan tinggi semakin luas permukaan yang bersinggungan dan semakin kuat pula ikatan yangn terjadi. Akan pemanasan harus dikontrol karena dapat merubah sifat kimia dan fisika dari permukaan partikel.
4. Hasil Penelitian dan Pembahasan 4.1 Alat dan Bahan Penelitian Peralatan penelitian terdiri dari : a. Alat cetak briket dengan tekanan hidraulik manual yang dilengkapi dengan manometer b. Sieve dengan ukuran 4, 6, 10, 15, 20, 30, 40 dan 200 mesh c. Tungku d. Timbangan (top loading balance) e. Pan-pan pengering aluminium Sedangkan bahan penelitian terdiri dari: a. Gambut yang diambil dari daerah Rasau Jaya, Kab. Pontianak, Kalimantan Barat b. Serbuk kayu c. Lem kanji 4.2 Tahap Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan perlu dilakukan untuk mencari beberapa variabel proses yang berpengaruh sebelum dilakukan pembriketan., yang meliputi : a. Pengeringan Contoh gambut sebelumnya dikeringkan dengan cara dianginanginkan atau dijemur sehingga kadar airnya mencapai 10 – 20%, begitu juga untuk serbuk kayu. b. Analisa Ayak Untuk mengetahui jumlah serta sebaran gambut maupun serbuk kayu dari setiap fraksi maka dilakukan analisa ayak.
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
58
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Tabel : 2 Hasil Analisa Ayak Gambut No. Mesh +4 -4 + 6 -6 + 10 -10 + 20 -20 + 30 -30 + 40 -40 + 200 - 200 Total
Berat (gram) 78,7 89,5 323,8 179,3 113,4 60,2 139,1 16,0 1000,00
Begitu juga untuk serbuk kayu juga dilakukan analisa ayak . Dari analisa ayak maka gambut yang digunakan adalah gambut yang lolos ayakan dengan nomor 6 mesh karena jumlahnya dominan 32,38% (komulatif 83,18%), dan untuk serbuk kayu adalah yang lolos ayakan nomor 15 mesh jumlahnya 38,96% (komulatif 67,20%). c. Pembriketan Karena jenis ikatan dalam briket adalah jenis ikatan kohesi antar molekul, maka peranan tekanan sangat penting. Karena untuk ikatan jenis ini kontak antar partikel sangat diperlukan supaya jumlah kontak maksimum. Diperoleh tekanan yang paling optimal adalah 30 kg/cm2. Untuk tekanan dibawah 30 kg/cm2 hasil briket rapuh dan kurang kompak sehingga mudah pecah. d. Waktu Penekanan Waktu penekanan juga berpengaruh terhadap kekuatan briket, hal ini
Prosentasi (%) 7,87 8,95 32,38 17,93 11,34 6,02 13,91 1,60 100,00
% Komulatif 7,87 16,82 49,20 67,13 78,47 84,49 98,40 100,00
menunjukkan bahwa selama penekanan, berlangsung pula proses orientasi partikel-partikel untuk mencapai volume yang sekecilkecilnya. Diperoleh waktu penekanan yang paling optimal adalah 5 detik. Untuk waktu penekanan kurang dari 5 detik hasilnya mengembang kembali, sehingga kurang kompak. e. Kadar Kayu Dalam briket gambut dengan serbuk kayu, disini serbuk kayu diharapkan dapat berfungsi sebagai pengurang asap dalam pembakaran briket. Disamping itu serbuk kayu juga dapat berfungsi untuk mempercepat penyalaan awal. Dan memperkuat ikatan dalam briket. Peranan kayu ini penting karena kayu lebih bersifat plastis sehingga bisa mengisi rongga-rongga yang ada dengan lebih baik, disamping itu juga dalam kayu banyak terdapat gugus-gugus fungsional beroksigen.
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
59
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
Diperoleh kadar sebuk kayu yang optimal adalah 10%. Untuk penambahan serbuk kayu kurang dari 10% belum cukup membantu dalam penyalaan awal, tetapi jika
4.3 Hasil Analisa Briket Briket gambut dan serbuk kayu yang telah jadi kemudian dilakukan analisa kimia. Analisa kimia dilakukan oleh Laboratorium Pusat Pengembangan Teknologi Mineral dan Batubara Bandung hasilnya sebagai berikut :
penambahan serbuk kayu lebih besar dari 10% hasilnya kurang kompak sehingga kurang kuat. Tabel : 3 Hasil Analisa Briket Gambut dan Serbuk Kayu No
No. Lab
1. 2.
290/95 291/95
Sample Mark
01/GM/R.JAYA 02/GK/R. JAYA
Keterangan : 01/GM/R. JAYA 02/GK/R. JAYA
Moisture in air dried sample (%)
Ash (%)
Volatile Matter (%)
Fixed carbon (%)
Total Sulfur (%)
20,58 16,13
2,38 1,74
51,64 57,79
25,40 24,34
0,20 0,19
Calorific value (cal/gram ) 4654 4724
Compretion Strength (kg/cm2) 45 40
: gambut murni : gambut dan serbuk kayu
4.4 Hasil Analisa Briket
campuran serbuk kayu dapat menurunkan kadar abu dan sekaligus menaikkan nilai kalori.
a. Kadar Air Lembab (Moisture in Air Dried) Dari hasil analisa briket pada tabel 3 diatas terlihat bahwa kadar air lembab briket gambut dengan serbuk kayu lebih rendah dari pada briket gambut murni. Makin tinggi kadar air lembab mengakibatkan sulitnya penyalaan awal briket, sehingga dengan adanya campuran serbuk kayu penyalaan awal briket menjadi lebih baik.
c. Kadar Zat Terbang (Volatile Matter) Dari tabel 3 terlihat bahwa kadar zat terbang briket gambut dengan serbuk kayu lebih tinggi dari pada briket gambut murni. Kadar zat terbang makin tinggi menyebabkan briket mengeluarkan asap dan bau dalam poses pembakarannya, sehingga dengan adanya serbuk kayu meningkatkan kadar zat terbang.
b. Kadar Abu (Ash) Dari tabel 3 terlihat bahwa kadar abu briket gambut dengan serbuk kayu lebih rendah dari pada briket gambut murni. Kadar abu yang terlalu besar dapat menurunkan nilai kalori dan efisiensi penggunaannya, sehingga dengan adanya
d. Kadar Karbon Padat (Fixed Carbon) Dari tabel 3 terlihat bahwa kadar karbon padat briket gambut dengan serbuk kayu lebih rendah dari pada briket gambut murni. Makin tinggi kadar karbon padat makin potensial digunakan sebagai bahan bakar.
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
60
FORUM IPTEK
Vol 13 No. 03
d. Briket yang dihasilkan masih mengeluarkan asap dan bau, hal tersebut karena kadar zat terbangnya masih tinggi, sedang untuk mengatasi hal tersebut sebelum pembriketan dilakukan karbonisasi.
e. Kadar Belerang Total (Total Sulfur) Dari tabel 3 terlihat bahwa kadar belerang total briket gambut dengan serbuk kayu lebih rendah dari pada briket gambut murni. Makin rendah kadar belerang menyebabkan proses pembakaran akan lebih baik. f. Kuat Tekan (Compresive Srength) Dari tabel 3 terlihat bahwa nilai kuat tekan briket gambut dengan serbuk kayu dan briket gambut murni lebih besar dari 6 kg/cm2. Dengan nilai kuat tekan yang demikian berarti kekuatan briket sudah cukup dan tidak mudah pecah.
5. Penutup Dari uraian diatas dapat ditarik kesimpulan yaitu : a. Secara teknis gambut dapat dibuat bahan bakar yaitu briket gambut dan serbuk kayu b. Pembuatan briket gambut dengan serbuk kayu dilakukan dengan gambut yang mempunyai kadar air antara 30-40% dan lolos ayakan 6 mesh dan serbuk kayu mempunyai kadar air antara 10-20% dan lolos ayakan 15 mesh. c. Pembriketan dilakukan dengan menggunakan alat cetak dengan tekanan hidraulik manual dengan waktu tekanan 30 kg/cm2, pembriketan 5 detik dan kadar serbuk kayu 10% berat
DAFTAR PUSTAKA ’---------’, 1994, Gambut di Kalimantan Barat, Kantor Wilayah Departemen Pertambangan dan Energi Propinsi Kalimantan Barat. ’---------’, 1998, Teknologi Pembriketan Batubara Indonesia, Kantor Wilayah Departemen Pertambangan dan Energi Propinsi Sumatera Selatan. Suryadi Agung, 1995, Studi Pemanfaatan Gambut, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, BPPT, Jakarta. Setiadi Bambang, 1999, Prospek Pemanfaatan Gambut dan Peranan Purigatro, BPPT dan Bappeda Tk I Kalimantan Barat. Sumaryono, 1998, Pembriketan Batubara Bojongmanik dengan Serbuk Kayu, Buletin Pusat Pengembangan Teknologi Mineral, Vol.12 No. 3 Sukarman H, 1998, Kemungkinan Pemanfaatan Gambut untuk Industri, Direktorat Jenderal Pertambangan Umum, Direktorat Batubara, Jakarta.
*)
Penulis adalah pejabat fungsional Widyaiswara Muda Pusdiklat Migas Cepu
Lembaran Publikasi Ilmiah PUSDIKLAT MIGAS
61
