PEMANFAATAN SAMPAH KOTA (BIOMASA) MENJADI BAHAN BAKAR ARANG BRIKET

PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004 ISSN : 1411 - 4216

PEMANFAATAN SAMPAH KOTA (BIOMASA) MENJADI BAHAN BAKAR ARANG BRIKET Tri Haryanto dan Dwi Suheryanto Peneliti pada Balai Besar Kerajinan dan Batik Badan Penelitian dan Pengembangan Industri dan Perdagangan Departemen Perindustrian dan Perdagangan Jl. Kusumanegara No 7 Yogyakarta – 55166, Telp. (0274) 546111, 546222, 546333 Fax (0274) 543582

Abstrak

Sampah adalah sisa-sisa bahan yang mengalami perlakuan tertentu antara lain telah diambil bagian utamanya hingga secara praktis sudah tidak dapat dimanfaatkan. Sampah terjadi karena kodrat alam melalui daur nitrogen, karena sebagian mahluk hidup tersusun atas unsur-unsur hydrogen, karbon, oksigen dan nitrogen. Dilihat dari cara perolehannya maka sampah dapat digolongkan menjadi bermacam-macam sampah, yaitu dilihat dari asal, komposisi, bentuk, lokasi dan proses terjadinya sampah. Sampah kota termasuk salah satu jenis sampah yang digolongkan menurut lokasinya dan merupakan salah satu masalah yang memerlukan penanganan, biaya dan tenaga yang banyak, disamping dampaknya terhadap kenyaman lingkungan. Apabila diamati sampah kota sebagian besar mengandung sampah biomasa yang dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar arang briket yang merupakan salah satu sumber energi alternatif Dari hasil penelitian komposisi umum sampah kota 41 – 61 % mengandung sampah biomasa (selulosa) , sedangkan sisanya terdiri unsur-unsur lemak, abu (mineral), air amoniak dll. Sampah biomasa (mengandung selulosa) pada hematnya dapat dibuat menjadi arang briket, melalui proses pengarangan . Proses pengarangan terjadi bila suatu benda yang dipanasi didalam suatu ruangan mencapai titik bakarnya sehingga benda terlihat membara, kemudian suply oksigen dibatasi agar benda tidak terbakar menjadi abu. Dari hasil pengamatan pembuatan arang briket dari sampah biomasa dengan sample berat kering sampah biomasa 25 kg akan memperoleh bubuk arang basah rata-rata 10,386 kg (41,54 %) kemudian setelah dikeringkan 7,141 kg (28,56 %) dengan rata – rata kandungan kadar air 31,25 %. Kemudian bubuk arang tersebut dicetak menjadi arang briket dengan penambahan bahan perekat dan nilai kalori yang dihasilkan 6946,32 kal/g. Kata kunci: arang briket, biomasa, pengarangan, sampah kota. Pendahuluan Sampah terjadi karena kodrat alam melalui daur ulang nitrogen dan pada dasarnya mahluk hidup manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan sebagian besar tersusun atas unsur-unsur hydrogen, karbon, oksigen dan nitrogen. Dalam proses ketuaanya mahluk hidup akan mengalami kehancuran (degradasi) secara alami dan akhirnya kembali menjadi unsur-unsur semula didalam tanah, yang kemudian akan digunakan oleh mahluk hidup lagi untuk pertumbuhan selanjutnya. Sampah kota termasuk salah satu jenis sampah yang digolongkan menurut lokasinya. Sebagian terbesar sampah kota terdiri atas bahan-bahan biomasa, dan jumlahnya selalu meningkat sejalan dengan pertambahan penduduk. Biomasa dari sampah kota antara lain dapat dimanfaatkan untuk pembuatan arang briket yang selanjutnya dapat dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi alternatif. Pendekatan Penggolongan sampah Sampah pada dasarnya dapat digolongkan menurut beberapa kriteria, yaitu penggolongan berdasarkan: asal, komposisi, bentuk, lokasi, proses terjadinya, sifat dan jenisnya. Penggolongan sampah ini diperlukan guna mengetahui macam-macam sampah dan sifatnya, serta sebagai dasar penanganan dan pemanfaatan sampah. JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

I-14-1

-Penggolongan berdasarkan asalnya, seperti; sampah dari hasil kegiatan rumah tangga atau perumahan, asrama, rumah sakit, hotel dan kantor. Sampah dari hasil kegiatanpertanian, sampah dari hasil kegitan perdagangan, sampah dari hasil kegiatan pembangunan dan sampah jalan raya. -Penggolongan sampah berdasarkan komposisinya dibedakan menjadi 2 (dua) macam yaitu; sampah yang seragam dan sampah yang tidak seragam (campuran). -Penggolongan sampah berdasarkan bentuknya,seperti ; sampah berbentuk padatan (solid) misalnya kertas, karton, daun, kaleng, plastik, sampah berbentuk cairan (ternasuk bubur), sampah berbentuk gas. -Penggolongan sampah berdasarkan lokasinya -Penggolongan sampah berdasarkan sifatnya, seperti sampah biomasa (daun-daunan, kayu, kertas, karton, tulang, sisa makanan ternak, sayuran, buah), dan sampah non-biomasa (kaleng, plasktik, besi dan logamlogam lain). Sampah organik adalah sampah yang mengandung senyawa-senyawa organik, oleh karenanya tersusun oleh unsur-unsur karbon, hydrogen dan oksigen dan bahan-bahan ini mudah didegradasi oleh mikro-kimia. -Penggolongan sampah berdasarkan jenisnya (seperti sampah makanan, kebun/pekarangan, kertas, plastic,karet,kulit,logam, gelas dan keramik ). Karakteristik sampah Karakteristik sampah adalah sifat-sifat sampah yang meliputi sifat-sifat fisik, kimiawi dan biologis. Bila ditinjau secara fisik maka sukar untuk merinci sifat-sifat sampah, terutama yang berbentuk padatan. Hal ini disebabkan sampah padatan selalu tidak homogen, lain halnya dengan sampah yang berbentuk cairan yang mudah diidentifikasi sifat-sifat fisiknya. Pada sampah padatan beberapa sifatnya telah diketahui, sifat-sifat tersebut sangat bervariasi, tergantung pada komponen yang terkandung dan sangat sulit untuk dibuat secara umum dan menyeluruh. Asal sampah dari berbagai tempat serta jenisnya yang berlainnan menyebabkan sifat sampah yang berbeda. Sampah kota dinegara-negara sedang kerkembang agal berbeda susunannya dengan sampah kota dinegara maju. Namun demikian komposisi umum sampah kota dilihat pada table dibawah ini; Tabel 1 Komposisi umum sampah kota Serat besar Lemak Abu (mineral) Amonia Senyawa nitrogen organic Total nitrogen Protein pH

41 – 61 % 3–9% 4 – 20 % 30 – 60 % 0,5 – 1,4 mg/g sampah 4,8 – 14 mg/g sampah 7 – 17 mg/g sampah 5-8

Pengarangan Telah diketahui bahwa sampah kota sebagian besar terdiri atas bahan-bahan yang mengandung selulosa (biomasa), seperti dedaunan, ranting, rerumputan, limbah pertanian. Bioarang ialah arang yang diperoleh dengan membakar biomasa kering kedalam suatu bejana bermulut sempit. Bejana itu dapat berupa suatu drum bekas minyak tanah, dimana tutup bagian atas dapat dibuka-tutup mempunyai lubang dengan diameter 20 cm. Proses pengarangan terjadi bila ada suatu benda yang dipanasi sampai mencapai titik bakarnya sehingga benda terlihat membara, kemudian pemasukan oksigen dihentikan/dibatasi dengan menutup sebagian lubang agar benda tersebut terbakar menjadi abu. Untuk mendapatkan hasil pengarangan yang baik perlu diperhatikan beberapa pertimbangan , antara lain : a. Karakteristik sampah terutama kandungan airnya. Besarnya kandungan air akan berpengaruh pada lamanya pengarangan. Apabila sampah mengandung kadar air cukup tinggi, maka perlu dilakukan proses pengeringan terutama untuk sampah yang mempunyai kadar air 20-50%. Sampah-sampah yang berkadar air kurang dari 20% dapat langsung dimasukan dalam proses pengarangan. b. Besarnya energi yang diperlukan. Besarnya energi dapat dinyatakan dalam kalori atau British Thermal Unit (btu). Perhitungan energi diperlukan agar pengarangan dapat berlangsung secara efektif dan efesien. Besarnya energi yang diperlukan terutama tergantung pada besarnya kadar air sampah. Selain tergantung pada kadar air sampah, besarnya energi yang diperlukan juga tergantung pada kandungan energi sampah. Berbagai jenis sampah mempunyai kandungan energi yang berbeda-beda seperti yang disajikan pada tabel 2 dibawah ini. JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

I-14-2

Tabel 2 Kandungan energi berbagai jenis sampah No Jenis Sampah Kandungan Energi (btu) 1 Kertas karton 7.600 2 Kayu, kotak, tatal 7.825 3 Ranting 7.190 4 Daun-daunan 4.900 5 Rumput-rumputan 3.820 6 Sisa sayur dan kuah 1.820 7 Kain tekstil 6.440 8 Karet 12.240 Efektifitas pengeringan dan pengarangan ditentukan oleh empat hal yaitu : a. Kecepatan disperse uap air sampah b. Tingginya diferensiasi suhu, yaitu kenaikan suhu bertahap yang diperlukan c. Pengadukan untuk mempercepat pemindahan panas d. Ukuran sampah, bila ukuran sampah kecil (misalnya digiling), berarti permukaannya menjadi lebih luas sehingga air dapat menguap lebih cepat. e. Jumlah udara yang diperlukan, pengarangan dilakukan dengan menggunakan udara panas. Jumlah udara yang diperlukan dapat diperhitungkan. Panas pembakaran tiap jenis sampah berbeda-beda, apabila sampah mengandung air maka panas pembakaran menjadi lebih tinggi. Sampah organic pada umumnya banyak mengandung selulosa. Panas pembakaran selulosa adalah 8.000 btu/lb f. Perekat, yang dimaksud dengan perekat adalah agar hasil pencetakan arang briket tidak mudah pecah. Banyak jenis dedaunan yang dapat dipergunakan sebagai campuran perekat. Untuk mengetahui dedaunan dapat dipergunakan sebagai bahan perekat , yaitu dengan menumbuk dedaunan hingga mengeluarkan getah, maka apabila dedaunan tersebut bila mengeluarkan getah dapat dipergunakan sebagai bahan perekat. Beberapa jenis daun yang dapat dipergunakan sebagai bahan perekat, seperti ; daun waru, daun kembang sepatu, daun kapok, daun keladi mentah, daun kamboja, daun lamtoro mentah, daun batang akar enceng gondok. Beberapa macam arang briket Arang briket dapat dibuat dari berbagai bahan seperti; serbuk kayu dan serbuk arang .Proses pebuatannya adalah sebagai berikut : a. Briket kayu, briket kayu adalah bahan baker padat yang dibuat dari serbuk kayu dengan cara pres dengan atau tanpa pemanas, serta dengan atau tanpa menggunakan bahan perekat. Jenis limbah yang sesuai untuk pembuatan briket kayu adalah serbuk gergaji. b. Briket arang, briket arang ini dibuat dari serbuk arang yang telah dicampuri perekat kemudian dipres pada suhu kamar. Tekanan berkisar antara 1.000 s/d 1.500 kg/cm2 tergantung pada kualitas yang diinginkan. c. Briket enceng gondok, briket arang ini dibuat dari bubuk arang enceng gondok yang dicampuri perekat lalu dipres pada suhu kamar. Kandungan energi beberapa jenis arang Arang briket yang dibuat dari berbagai bahan seperti : serbuk kayu dan serbuk arang kandungan energinya cukup besar, hal ini dapat dilihat pada table 3. Tabel 3 Kandungan energi berbagai jenis arang No 1 2 3

Jenis Arang Briket Kayu Briket Arang Arang Kayu Ulin

Nilai Kalori (Kal/g) 4000-4700 6500-7800 8191-9546

Kadar Abu (%) 3-4 2-5 2,695-2,715

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

Kadar Air (%) 5,154-4,642

Kadar Air Mudah Terbang (%) 8,806-9,14

Karbon Terikat (%) 83,01-83,80 I-14-3

4 5

Arang Kayu Bengkirai Arang Kayu Kalaban

8191-9546 8753

1,035-3,028 2,979

4,646-5,364 6,312

4,61-8,412 5,972

85,11-86,98 84,736

Metode Penelitian Pelaksanaan penelitian pemanfaatan biomasa sampah kota menjadi arang briket dilakukan beberapa tahap, yaitu ; pengambilan contoh sampah kota,; seleksi(pemisahan/sortasi), pengeringan; pengarangan; pengayakan dan penghalusan; pencetakan arang dan pengujian. Gb. 1 Skema Diagram Alir Pembuatan Arang Briket Biomasa dari Sampah Kota Sortasi

Sampah kota (basah)

Dll (kotoran,logam kaca)

Plastik

Kertas

Biomasa

Biomasa basah

Pengeringan

Pengarangan

Biomassa kering

Arang kasar basah

Penumbukan & Saring Arang kasar Arang halus

Pencetakan/Pres

Pembuatan adonan Untuk dicetak

Adonan cetak basah

Arang briket basah

Pengeringan

Pengujian laboratoris

Arang briket kering


I-14-4

Pengujian daya bakar

Pelaksanaan penelitian a. Pengambilan contoh sampah kota Contoh sampah kota diambil dari beberapa lokasi TPS (tempat penampungan sementara) yang dapat dianggap mewakili yang ada di perkotan dengan menggunakan truk sampah, kemudian sampah kota yang telah terkumpul ditimbang beratnya. b. Seleksi (Pemisahan/Sortasi) Seleksi dilakukan untuk memisahkan jenis-jenis sampah yang berupa dedaunan, kertas atau yang tergolong dalam sampah organik dipisahkan dari sampah yang berupa gelas, keramik, logam, plastik (sampah anorganik). Pemisahan sampah hendaknya dikerjakan dua tahap, pada tahap pertama terlebih dahulu dipisahkan antara sampah organik (biomassa) dan sampah anorganik. Kemudian pada tahap kedua sampahsampah tersebut dipisahkan lagi berdasarkan jenisnya sesuai dengan maksud tujuan untuk arang briket dari bahan-bahan bioamasa sampah kota. Pada proses seleksi, hasil dari proses pemisahan masing-masing unsur ditimbang untuk mengetahui prosentase berat dari masing- masing unsur tersebut . Setelah diketahui masing-masing unsur tersebut , unsur sampah kota yang mengandung biomasa dikeringkan, sedangkan sampah kota yang termasuk anorganik dikumpulkan pada suatu tempat. c. Pengeringan Sampah kota yang mengandung biomasa yang masih basah (berat masing-masing sample 10 kg) kemudian dikeringkan dengan jalan disebarkan pada suatu tempat yang terkena sinar matahari langsung. Tebal tumpukan sampah diusahakan agar seragam, kemudian setiap 4 jam diaduk dengan alat garuk hingga bagian bawah penumpukan akan berada diatas agar pengeringan dapat berlangsung merata. Sampah kota biomasa yang telah kering (kadar air dibawah 20 %) dipisahkan dan ditimbang. Untuk mengetahui kadar air yang terkandung dalam sampah biomasa, dapat menggunakan rumus sebagai berikut : Kadar Air sampah biomasa = berat sampah biomasa basah - berat sampah biomasa kering x 100% Berat sampah biomasa d. Pengarangan Sampah biomasa yang telah kering kemudian diarangkan melalui prose pengarangan. Dalam proses pengarangan diperlukan persiapan peralatan serta bahan-bahan yang akan diolah, antara lain : 1. Alat Peralatan terdiri dari ; Drum tempat pengarangan, tongkat pengaduk, stop-watch, timbangan, pematik (korek api) dan masker. Tempat pengarangan biomasa berupa drum besar (isi 200 liter). Tepat dibagian tengah atas drum dilubangi (Ǿ 20 cm), sedang alas bawah/dasar dipotong. Potongan bekas alas ini dapat digunakan sebagai penutup lubang atas untuk mencgah masuknya oksigen/udara (untuk menghindari terjadinya prose pengabuan). Tongkat pengadukan berupa kayu/besi berfungsi untuk mengaduk/mengatur biomasa yang sedang dibakar agar proses pengarangan dapat berlangsung sempurna. 2. Bahan-bahan Bahan yang diarangkan adalah berupah sampah biomasa yang telah kering perlu dipersiapkan lebih dahulu mengingat pembakaran/pengarangan dilakukan secara berangsur-angsur atau bertahap penyuapannya. 3. Cara kerja Sampah kota yang telah kering dimasukan kedalam alat pengarangan secara bertahap sampai mencapai ketebalan 10 cm, kemudian dibakar. Setelah sampah terbakar selama kurang lebih 10 menit masukan lagi sampah berikutnya sambil diaduk-aduk agar lapisan sampah dibagian bawah terbakar menjadi arang. Apabila timbul nyala api yang berlebihan, lubang atas alat pengarangan (drum) ditutup untuk membatasi JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

I-14-5

masuknya oksigen/udara kedalam udara. Pengarangan yang berhasil dapat dilihat dengan timbulnya kepul asap yang tebal sebagai indikasi tidak terjadi nyala api melainkan timbulnya bara api. Apabila pemasukan sampai telah mencapai 25 kg, penambhan sampah dihentikan, biarkan proses pengarangan terus berlanjut dengan memperhatikan terjadinya kepul asap. Bila seluruh bahan biomasa didalam drum telah berubah menjadi arang (dapat dilihat dengan cara memasukan nyala api), siram air secukupnya untuk memadam kan bara api. Kemudian hasil pengarangan ditumbuk dengan menggunakan alat pengaduk untuk mempercepat matinya bara api dan memudahkan pengambilan hasil pengarangan ,sehingga pada saat pengambilan bubuk arang tidak berterbangan. Hasil pengarangan dikumpulkan dan ditimbang, data-data yang diamati meliputi; waktu pengarangan persatuan berat; kapasitas pengarangan, temperatur pengarangan, berat hasil pengarangan. 4. Pengayakan dan penghalusan Hasil pengarangan disaring dengan menggunakan saringan yang mempunyai skala mesh 196 per sq.inch, kemudian sisanya ditimbang. Sisa hasil penyaringan ditumbuk atau dihaluskan, kemudian disaring kembali sisanya ditimbang dan disisihkan. Data yang diamati meliputi; waktu penyaringan, kapasitas penyaringan, berat bubuk arang biomasa hasil penyaringan, berat sisa penyaringan, waktu penumbukan dan kapasitas penumbukan. 5. Pencetakan arang a. Bahan Bahan yang diperlukan disiapkan meliputi: bubuk arang biomasa dan bahan perekat. Bahan perekat yang dipergunakan menggunakan daun (yang masih basah) kembang sepatu. b. Alat Alat yang digunakan alat pencetak, alat penumbuk, tongkat pemampat dan timbangan c. Cara kerja Siapkan bahan perkat dan bubuk arang biomasa dengan perbandingan berat : 12,5% perekat dan 97,5 arang. Daun ditumbuk sampai halus lalu bubuk arang masukan dan ditumbuk terus sehingga kedua bahan tercampur rata. Selanjutnya kedalam campuran tersebut dituangkan air secukupnya (± sebanyak 750 cc per kg adonan) lalu diaduk hingga rata. Selanjutnya adonan dicetak menjadi 2 macam bentuk arang briket, yaitu arang briket type 9 lubang dan arang briket batangan. Arang briket 9 lubang menggunakan alat cetak 9 lubang, sedangkan yang batangan menggunakan bambu yang dibelah dua. Gb. 2 Arang briket 9 lubang dan Arang Briket Batangan

Arang Briket Batangan Arang Briket 9 Lubang Data-data yang diamati; lama penumbukan bahan perekat persatuan berat, lama pencampuran bahan perekat dan bubuk arang biomasa persatuan berat, waktu pencetakan arang briket, berat arang briket basah dan kering dan waktu pengeringan. 6. Pengujian (Evaluasi)


I-14-6

Hasil pengarangan sampah biomasa dievaluasi sesuai dengan Standard National Indonesia “ Cara Pengujian Arang Kayu Untuk Peleburan Logam”, yaitu kadar air,kadar abu,kadar zat mudah terbang, karbon terikat dan Nilai kalori. Hasil cetakan arang briket diuji daya-pemanasan atau daya-bakarnya kemudian dibandingkan dengan daya bakar arang kayu dan minyak tanah. Pada pengujian ini data yang diamati adalah berat bahan bakar yang akan diuji, suhu air dalam ketel, suhu nyala api (dibawah ketel, ± 1 cm diatas bara api), jumlah air yang berhasil dipanasi sampai mendidih, dan lamanya pemanasan.

Hasil Penelitian Dari hasil pengamatan penelitian meliputi data mengenai hasil sortasi sampah kota, pengeringan, pengarangan sampah biomasa, penyaringan dan penumkbukan, pencetakan, pengeringan, uji nilai kalori, dan daya bakar. A. Penyaringan/Sortasi Tabel 4 Data rata-rata hasil sortasi sampah kota (basah) No 1 2 3 4 5

Berat rata-rata Sampah basah (kg) 10 10 10 10 10 Rata-rata (%)

Kertas

Berat hasil sortasi (kg) Plastik Daun (biomasa)

0,95 0,76 0,88 0,50 1,13 8,42

0,95 0,85 1,00 0,60 0,78 8,35

5,00 4,50 5,50 5,00 4,00 48,00

Lain-lain (logam,plastik dll) 3,15 3,99 3,13 3,90 4,10 36,53

Berdasarkan table tersbut diatas maka dapat diperoleh komposisi sampah kota sebagai berikut ; - Kertas : 8,42 % - Plastik : 8,35 % - Daun-daunan : 48 % - Lain-lain : 36,53 % B. Pengeringan Tabel 5 Data rata-rata hasil pengeringan sampah No

1 2 3 4 5 X

Berat awal (biomasa & kertas kering) (kg) 5,950 5,260 6,375 5.500 5,125 5,642

Berat pengeringan (kg)

Prosentase berat kering thd berat basah (%)

2,050 2,620 2,250 1,850 2,050 2,164

34,45 49,81 35,29 33,64 40,00 38,64

Luas pengering an (hari) 3 3 3 3 3 3

Total penumpukan (cm) 5 5 5 5 5 5

Luas areal Penumpuk an (m2) 16 16 16 16 16 16

C. Pengarangan JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

I-14-7

Tabel 6 Data rata-rata hasil pengarangan No

Berat awal (biomasa & kertas kering (kg)

1 2 3 4 5 X

25 25 25 25 25 25

Berat bubuk arang basah (kg) 10,770 9,245 9,750 11,852 10,315 10,386

Berat bubuk arang kering (kg) 7,404 6,356 6,703 8,148 7,092 7,141

Kadar air (%) 31,25 31,25 31,25 31,25 31,25 31,25

Waktu pengamatan (menit) 480 450 440 450 460 456

D. Penyaringan bubuk arang Tabel 7 Data rata-rata hasil penyaringan dan penumbukan No 1 2 3 4 5 X

Berat awal pengarangan basah (kg) 10,620 9,095 9,600 11,702 10,165 10,236

Hasil penyaringan I Halus (kg) Kasar (kg) 7,013 3,607 5,674 3,421 6,588 3,012 8,157 3,545 7,050 3,115 6,896 3,34

Hasil penyaringan II Halus (kg) Kasar (kg) 2,676 0,931 2,501 0,920 2,086 0926 2,631 0,914 2,195 0,920 2,418 0,922

Jumlah arang halus = 46,571 kg atau = 90,99 % dari hasil pengarangan Jumlah kotoran = 4,611 kg atau = 9,01 % dari hasil pengarangan Proses penumbukan I dan saring I perlu waktu = 20 menit Proses penumbukan II dan saring perlu waktu = 25 menit Saringan yang dipakai 196 mesh/sqin, ukuran 60 x 100 cm Kapasitas penyaring 1,5 kg, kapasitas penumbuk 0,5 kg E. Pencetakan dan Pengeringan Arang Briket Bubuk arang yang telah disaring kemudian dicampur bahan pelekat dan dicetak menjadi arang briket bentuk 9 lubang dan batangan dan selanjutnya dikeringkan dibawah sinar matahari. Tabel 8 Data rata-rata hasil pencetakan arang briket 9 lubang No

Berat sebelum dicetak (kg)

1 2 3 4 5 6 X

2,831 2,621 2,787 2,604 1,991 1,889 2,454

Berat arang briket hasil cetakan (kg) 2,142 1,970 2,105 1,957 1,457 1,375 1,834


Waktu pencetakan (menit) 14 12 10 15 13 12 12,67

Air yang hilang saat pencetakan (%) 24,36 24,82 24,45 24,86 26,79 27,23 25,42

I-14-8

Tabel 9 Data rata-rata hasil pencetakan arang briket batangan No

Berat sebelum dicetak (g)

1 2 3 4 5 6 X

286,83 263,72 282,49 273,63 276,24 273,54 276,08

Berat arang briket hasil cetakan (g) 214,35 210,27 225,24 218,17 220,25 218,10 217,73

Waktu pencetakan (menit) 3,25 3,42 3,08 3,17 3,17 3,17 3,21

Air yang hilang saat pencetakan (%) 25,27 20,27 20,27 20,27 20,27 20,27 21,10

F. Pengeringan arang briket 9 lubang dan batangan Tabel 10 Data rata-rata hasil pengeringan arang briket 9 lubang No 1 2 3 4 5 6 X

Berat arang briket basah (kg) 2,142 1,970 2,105 1,957 1,457 1,375 1,834

Berat arang briket kering (kg) 1,138 1,058 1,114 1,678 0,889 0,902 1,129

Kadar air setelah pengeringan (%) 88,16 86,22 88,98 16,62 63,82 52,39 66,03

Lama pengeringan (hari @ 6 jam) 4 4 4 4 4 4 4

Tabel 11 Data rata-rata hasil pengeringan arang briket batangan No 1 2 3 4 5 6 X

Berat arang briket basah (g) 286,83 263,72 282,49 273,63 276,24 273,54 276,075

Berat arang briket kering (g) 141,47 138,78 148,66 143,49 145,36 143,95 143,62

Kadar air setelah pengeringan (%) 51,52 51,51 51,51 52,05 51,52 51,51 51,60

Lama pengeringan (hari @ 6 jam) 3 3 3 3 3 3 3

G. Pengujian/Evaluasi arang briket biomasa Tabel 12 Pengujian kandungan energi rata-rata arang briket biomasa sampah kota Jenis arang

Nilai Kalori (kal/g)

Kadar abu (%)


Kadar air (%)

Kadar zat mudah terbang

Karbon terikat (%) I-14-9

(%) Arang biomasa sampah kota

6964,32

45,52

6,39

43,1

6,23

H. Pengujian daya baker arang briket biomasa sampah kota Tabel 13 Pengujian rata-rata daya baker arang briket biomasa sampah kota No. Perc.

Bahan bakar

Alat

1 2 3 4 5

M.Tanah Bubuk arang A.Briket bat. A.briket 9 L Arang kayu

Kompor 21 S

T. gerabah T. gerabah T. gerabah T. gerabah

Berat bahan bakar (kg) 0,35 lt 0,9 0,872 1,082 0,5

Jml.air mendidih (lt) 11 0 9 12 8

Lama pemanas an (menit) 88,5 45 75,5 73,5 40

Daya Pemanas an (lt/kg) 31,429 0,000 10,321 11,091 16,000

Suhu maks. (oC) 469 680 650 680 683

Sisa debu Pembakar an (gr) 405,4 497,9 98,2

Pembahasan Berdasarkan data hasil penelitian pemanfaatan sampah kota menjadi arang briket maka ada beberapa hal yang perlu dibahas : a. Sortasi Sampah kota tidak seluruhnya dapat dimanfaatkan menjadi arang briket, hanya bagian sampah yang mengandung zat organik (biomasa) saja yag dapat dijadikan arang briket, sehingga dalam pelaksanaannya perlu dilakukan sortasi. Sortasi yang dilakukan dalam penelitian ini dengan cara manual. Untuk jumlah sampah yang banyak cara ini kurang memadai, sehingga perlu dilakukan pengambilan contoh secara random. Sampah yang disortir dianggap sudah dapat mewakili karena berasal dari beberapa lokasi tempat sampah di Kota Yogyakarta, yaitu didaerah pemukiman, perkantoran, perdagangan atau pasar, perumahan dan tempat umum. Hasil sortasi sampah kota pada tabel 4 menunjukan bahwa sebagian besar sampah 56,42 % (terdiri dari 48 % biomasa dan 8,42 kertas) merupakan bahan organik, sedang sisanya merupakan bahan anorganik (seperti: plastik, gelas, logam dll). Komposisi hasil sampah kota dapat berbeda antara kota satu dengan kota yang lainnya. Hal ini dapat dimengerti karena sampah kota mencerminkan hasil samping dari pola hidup masyarakat perkotaan. Dengan demikian komposisi sampah kota besar akan berbeda dengan komposisi sampahkota kecil, demikian pula komposisi sampah kota dinegara maju akan berbeda pula dengan komposisi sampah kota dinegara berkembang. b. Pengeringan Pada proses selanjutnya sampah biomasa yang masih basah perlu dikeringkan dahulu sebelum dijadikan arang. Proses pengeringan dilakukan terhadap sampah biomasa yang mengandung air dengan kadar air lebih dari 20 % , sedang sampah yang dibawah 20 % dapat langsung dilakukan pengarangan. Pengeringan dilakukan dengan cara menebarkan sampah biomasa yang masih basah ditempat terbuka langsung terkena sinar matahari, tebal penumpukan 5 cm dan setiap 4 jam dibalik denganalat garuk, hal ini agar sampah dapat kering secara cepat dan merata. Pengeringan cara ini cukup murah akan tetapi memerlukan areal yang cukup luas dan kecepatan keringnya sangat tergantung adanya sinar matahari (cuaca). Pada tabel 5 dapat dilihat bahwa sampah basah yang beratnya mula-mula 5 kg setelah dikeringkan menjadi 2,164 kg. Hal ini menunjukan bahwa kadar air yang hilang selama pengeringan sebesar 38,64 %. c. Pengarangan Untuk mendapatkan hasil pengarangan yang baik perlu diperhatikan kondisi sampah biomasa yang akan dijadikan arang. Sampah biomasa yang kandungan airnya tinggi akan memerlukan energi pengarangan yang lebih tinggi pula. Selain itu besarnya energi yang diperlukan pada proses pengarangan juga tergantung pada kandungan energi jenis sampah yang akan dijadikan arang. Pada tabel 2 dapat dilihat bahwa tiap jenis sampah mempunyai kandungan energi yang berbeda.


I-14-10

d.

e.

f.

g.

Faktor kebutuhan oksigen/udara juga merupakan faktor yang sangat menentukan pada proses pengarangan. Bila terjadi kelebihan suplai oksigen maka akan terjadi proses pengabuan, hal ini dapat ditandai dengan terjadinya nyala api, timbulnya nyala api akan mengurangi kepul asap. Pengarangan yang berhasil dapat ditandai dengan timbulnya kepul asap yang tebal sebagai indikasi tidak terjadinya nyala api, melainkan timbulnya bara api. Untuk mengupayakan hal tersebut sebagian lubang atas perlu ditutup untuk membatasi jumlah oksigen atau udara yang masuk. Sedang untuk mengambil hasil pengarangan perlu dilakukan penyiraman dengan air, hal ini dimaksudkan untuk memadamkan bara api yang terjadi selama berlangsungnya proses pengarangan sehingga mencegah terjadinya proses pengabuan lebih lanjut. Selain itu juga akan memudahkan pengambilan arang bubuk. Pada tabel 6 dapat dilihat data hasil proses pengarangan, dari 25 kg sampah biomasa akan diperoleh arang bubuk basah sebanyak 10,386 kg atau arang bubuk kering sebanyak 7,141 kg dengan waktu pengarangan 456 menit. Dengan demikian kadar air yang terkandung dalam arang bubuk basah sebanyak 31,25 %. Penyaringan dan penumbukan Bubuk arang yang dihasilkan pada proses pengarangan masih belum seragam ukurannya, hal ini disebabkan ukuran sampah biomasa yang dijadikan arang tak seragam ukurannya (walaupun sudah dilakukan proses sortasi). Oleh karena itu perlu dilakukan proses penumbukan dan penyaring an (pengayakan). Alat penyaring yang digunakan mempunyai ukuran 196 kubang per sq.inch (196 mesh).Hasil penyaringan dapat dilihat pada tabel 7 . Pada penyaringan I dari penyaringan 10,2364 kg hasil pengarangan diperoleh 6,896 bubuk arang halus (atau sebesar 67,37%) dan arang kasar 3,34 kg (32,63 %). Selanjutnya arang kasar tersebut dihaluskan lagi kemudian disaring lagi. Pada penyaringan II diperoleh lagi arang halus sebanyak 2,418 kg sedang sisanya berupa kotoran arang sebanyak 0,922 dibuang. Dengan demikian dari 10,2364 kg arang hasil proses pengarangan dapat diperoleh arang halus 9,314 kg (lolos saringan 196 mesh) atau sebesar 90,99% dan sisa arang sebanyak 0,922 kg (tak lolos saringan 196 mesh) atau sebesar 9,01 %. Pencetakan Arang halus yang diperoleh pada proses penyaringan selanjutnya dicetak menjadi arang briket. Untuk keperluan itu maka arang halus tersebut dicampuri perekat lebih dahulu. Hal ini dimaksudkan agar hasil cetakan tak mudah hancur menjadi serbuk kembali,terutama pada waktu pemindahan arang briket ke tempat lain. Perekat arang briket dibuat dari dedaunan tanaman (daun sepatu) yang masih segar banyak mengandung getah,daun tersebut ditumbuk dahulu, kemudian tambah air lalu ditambah arang halus. Pencampuran rata/homogen, perbandingan berat sebagai berikut : arang halus 87,5 %, daun sepatu/perakat 12,5 %, dan air secukupnya (sekitar 700 cc per kg adonan). Pada tabel 8 dan 9 disajikan hasil data pencetakan arang briket 9 lubang dan batangan. Pada kedua table tersebut terlihat bahwa berat bubuk arang yang dicetak berkurang setelah dicetak menjadi arang briket. Hal ini terjadi karena pada waktu pencetakan ada air yang keluar pada saat dipres, air yang keluar antara 21,1 % s/d 25,42 % Proses pencetakan dilakukan dengan dua macam bentuk arang briket, pada cara pertama maka arang briket dicetak menjadi bentuk silindris yang berlubang (9 buah lubang didalamnya), lubang-lubang itu dimaksudkan untuk memudahkan masuknya udara/oksigen pada waktu pembakaran. Pencetakan arang briket type 9 lubang dilakukan menggunakan alat prss sistim ulir, pada pencetakan dengan alat ini maka air yang terperas keluar dari arang briket dapat mencapai 25,42%. Pilihan kedua bentuk arang briket dari sampah biomasa adalah berbentuk silindris (batang), bentuk ini diperkirakan akan mudah didalam pencetakannya, demikian pula bentuk selindris bila disusun berdiri maka sela-sela diantara batang silindris tersebut akan menghasilkan saluran udara dari bawah keatas, sehingga diharapkan arang briket bentuk batangan ini dapat menghasilkan pembakaran yang baik. Pencetakan arang briket type batangan dilakukan secara manual dengan mengunakan batang bambu (diameter dalam 30 s/d 35 mm).Pada cara ini jumlah air yang terperas keluar dari arang briket mencapai 21,1 %. Dari table 8 dan 9 bahwa produktifitas pencetakan arang briket type 9 lubang : 8,689 kg per jam dan produktivitas arang briket batangan : 4,0723 kg per jam. Pengeringan arang briket Pengeringan dilaksanakan dengan cara penjemuran dibawah sinar matahari langsung. Penjemuran dilakukan mulai jam 08.00 pagi hingga 16.00 selama beberapa hari. Data proses pengeringan arang briket disajikan pada Tabel 10 dan 11. Setelah dijemur selama 4 hari maka air yang hilang/menguap dariarang briket type 9 lubang sebesar 66,03 %, sedang arang briket type batangan setelah dijemur selama 3 hari maka air yang hilang/menguap mencapai 51,60 %. Evaluasi kandungan energi dan daya bakar


I-14-11

Berdasarkan data yang disajikan pada table 12 pengujian kandungan energi rata-rata yang dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika Universitas Gajah Mada Yogykarta menunjukan bahwa Nilai kalori arang briket biomasa sampah kota 6964,32 cal/g masih lebih besar dari pada energi briket kayu (4.000-4.700 cal/g), dan hampir setara dengan energi briket arang (6.500-7.800 cal/g). Demikian pula pada tabel 13 mengenai uji daya pemanas arang briket sampah biomasa sebesar 11,091 liter air relatip lebih kecil bila disbanding daya-pemanas arang kayu sebesar 16 liter air per kg arang. Hal ini mungkin disebabkan arang briket bioamasa mengandung kadar air lebih besar dari pada arang kayu, sehingga sebagian energi/daya bakarnya dipergunakan untuk menguapkan air yang terkandung dalam arang briket biomasa. Hal ini sesuai dengan hasil pengamatan yang menunjukan adanya titik-titik air yang menempel didasa ketel pada awal pemanasan sampai dengan menit ke 15. Kesimpulan dan Saran 1. Sampah biomasa dari sampah kota merupakan bagian terbesar dari sampah kota yang dapat dimanfaatkan menjadi arang briket biomasa. 2. Nilai kalori yang terkandung dalam arang briket biomasa sampah kota tak jauh berbeda dengan kandungan energi yang terkandung dalam arang kayu. 3. Daya bakar arang briket biomasa relatip hampi sama dengan daya-bakar arang kayu. 4. Dilihat dari segi penanggulangan sampah kota, maka pembuatan arang briket biomasa sampah kota cukup bermanfaat. Saran 1. Asap yang diitimbulkan pada saat proses pengarangan juga menimbulkan masalah bagi lingkungan, sehingga perlu dicari pencegahannya dengan memanaskan kepul asap yang timbul. 2. Untuk proses pengeringan diperlukan areal lahan yang cukup luas, sehingga perlu dilakukan kerja sama dengan pemerintah daerah untuk dapat menggunakan tanah-tanah kas desa yang tidak produktif. 3. Untuk proses pengeringan sampah biomasa perlu dilakukan penelitian peralatan pengering. Daftar Pustaka 1. Anonim, , “Profil Gas Bio Dari Sampah”, kerjasama antara Fakultas Teknologi Pertanian U.G.M. dengan Badan Koordinasi Penanaman Modal Daerah Prop. DIY, Yogyakarta, 1989. 2. BBKB, “Pemanfaatan Enceng Gondok untuk Industri Kerajinan”, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri Kerajinan dan Batik, Yogyakarta, 1988. 3. Departemen Perindustrian, “ Standard Industri Indonesi”, SII 2041-87, Cara Pengujian Arang Kayu untuk Peleburan”, Jakarta, 1987. 4. Febrianto.,E.Y,T.Salim., B.Prasetya.,”Pengkajian Kayu untuk Bahan BAkar Briket Arang di Kabupaten Sukabumi”, Proceeding Seminar Nasional Hasil Penelitian dan Pengembangan Fisika Terapan danLingkungan, LIP,1996. 5. Hadiwiyoto.,Soedewo., Ir., “Penanganan dan Pemanfaatan Sampah”, Yayasan IDAYU, Jakarta, 1983. 6. Patoni A.Gafar., “Pembuatan Briket Arang dari Limbah Pertanian dengan Campuran Batubara”., Buletin BalaiPenelitian dan Pengembangan Samarinda, No.5. Vol.3, 1995. 7. Rachmad Mulyadi.,Taufiq Sastrawinata., “Teknologi Dasar Pembakaran Batubara”., 1982 8. Soeyanto, T., “Cara Membuat Sampah Menjadi Arang dan Kompos”., Penerbit Yudhistira, Yogyakarta,1982. 9. Sudrajat, R., “ Profil Industri Energi dari Limbah Kegiatan Perkayuan”., Makalah Balai Penelitian Hasil Hutan, disampaikan pada Diskusi Industri Kalimantan Timur, 15 – 24 Desember, Banjarmasin. 10. Sudrajat, R., S.Soleh., “ Petunjuk Teknis Pembuatan Arang Aktif”., Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 1994. 11. Salim T, B.Prasetya, E.Y. Fabrianto.,”Potensi dan Peluang Pemanfaatan Serbuk Gergaji untuk Pembuatan Briket Arang di Sukabumi”., Proceeding Lokakarya Teknologi Tepat Guna Energi NonKomersional Untuk Pembangunan di Indonesia:.,LIPI,1995. 12. Seran, Julis, Bra., “Bioarang untuk Memasak”.,Edisi Pertama, Penerbit Liberty Yogyakarta, Yogyakarta,1990. 13. Widarto dan Suryanta.,”Membuat Bioarang dari Kotoran Lembu”.,Penerbit Kanisius, Yogyakarta,1995.


I-14-12

PEMANFAATAN SAMPAH KOTA (BIOMASA) MENJADI BAHAN BAKAR ARANG BRIKET

Recommend Documents