PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BRIKET ARANG

PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BRIKET ARANG

TESIS

OLEH

ARGANDA MULIA 037022012 / TK

SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008


TESIS

Untuk memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Kimia Pada Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

OLEH

ARGANDA MULIA 037022012 / TK

SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007


Judul Tesis

: PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BRIKET ARANG

Nama Mahasiswa : ARGANDA MULIA Nomor Pokok

: 037022012

Program Studi

: Magister Teknik Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia Pembimbing Utama

Dr. Ir. Fatimah, MT Pembimbing Kedua

Ketua Program Studi Magister Teknik Kimia

Direktur Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr.Ir Setiaty Pandia

Prof. Dr. Ir. Chairunnisa MSc

NIP. 130 372 214

NIP. 130 535 852


Tanggal Lulus : 23 Juli 2007 HALAMAN PENETAPAN PANITIA PENGUJI Telah diuji pada : hari Senin Tanggal : 23 Juli 2007

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua

: Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia

Anggota : 1. Dr. Ir. Fatimah, MT 2. Dr. Halimatuddahliana, ST M.Sc 3. Rondang Tambun, ST, MT 4. Ir. Renita Manurung, MT 5. Hendra Ginting, ST, MT



ABSTRAK Limbah padat pabrik kelapa sawit seperti tandan kosong dan cangkang kelapa sawit jika tidak diolah dapat mencemari lingkungan. Penelitian ini mencoba untuk melakukan kajian pemanfaatan tandan kosong dan cangkang kelapa sawit sebagai briket arang. Briket arang merupakan salah satu bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar minyak (BBM) dan arang kayu bakau. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan proses karbonisasi pada suhu 500oC. Waktu karbonisasi selama 1 jam. Proses pengeringan briket pada suhu 100oC selama 1 jam. Perbandingan komposisi cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit adalah 1:10, 1:20, 1:30 dengan konsentrasi perekat 0%,10%,20% dan 30%. Briket berbentuk silinder dengan tinggi 5 cm dan diameter 10 cm Dari hasil penelitian diperoleh briket terbaik adalah briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 1 : 20 dan konsentrasi perekat 20%, dengan nilai parameter uji sebagai berikut : a. Nilai Bakar

: 5303.07 kal/gr

b. Total Karbon : 61.41% c. Kadar air

: 7.81%

d. Kadar abu

: 9.26 %

e. Kadar COx : 27.64 mg/l f. Uji Mekanik : 6.02 kg/in2. g. Uji Pm10

: 0.0200 mg/m3

Kata kunci : Briket Arang, Karbonisasi, Bahan bakar alternatif, arang kayu bakau


THE USE OF OIL PALM EMPTY FRUIT BUNCHES AND OIL PALM SHELL FOR CHARCOAL BRIQUETTE

ABSTRACT

Solid waste from Oil Palm Factory like oil palm empty fruit bunches and oil palm shell if do not treatment will pollute environment. This research try to learn use of oil palm empty fruit bunches and oil palm shell for charcoal briquette. Charcoal briquette is one of alternative fuels to substitute oil fuels and charcoal from mangrove wood. The research done in laboratory scale by using carbonization process at 500 oC. The carbonization is doing in 1 hour. Drying process of the briquette at 100 oC is doing 1 hour. The comparison of Composition of oil palm shell and oil palm empty fruit bunches is 1:10, 1:20, 1:30 with adhesive concentration 0%,10%,20% and 30%. The briquette is cylinder-shape 5 cm in height and 10 cm in diameter. The result shows that the best briquette is obtained form the comparison of materials concentration 1 : 20 and the adhesive concentration of 20%, with the the value of test parameter as follows : a. Heating Value

: 5303.07 kal / gr

b. Fixed Carbon

: 61.41%

c. Moisture Content : 7.81% d. Ash Content

: 9.26 %

e. COx Content

: 27.64 mg/l

f. Mechanic test

: 6.02 kg/in2

g. Pm10 test

: 0.0200 mg/m3

Keyword : Charcoal Briquette, Bio Mass, Organism, Carbonization, Alternative Fuel


UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis

yang berjudul

“Pemanfaatan Tandan Kosong dan Cangkang Kelapa Sawit sebagai Briket Arang “. Dalam penyusunan tesis ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia sebagai ketua Program Studi Magister Teknik Kimia yang juga bertindak sebagai pembimbing utama dalam penelitian ini. 2. Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai pembimbing kedua dalam penelitian ini. 3. Prof. Dr. Ir. Chairun Nisa B, M.Sc selaku Direktur Program Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. 4. Dr. Drs. Pina Barus MSc sebagai kepala Puslab Uji Mutu Lembaga Penelitian USU yang telah memberikan bantuan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian tulisan ini. 5. Kedua Orang tua Penulis (P Gurusingha dan Nurbaidah Br Sembiring) yang telah memberikan bantuan moral dan materil kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan pendidikan di Pasca Sarjana USU serta kepada adinda penulis Ubaidillah Gurusingha yang telah membantu dengan doanya. 6. Kepada rekan-rekan di SI Teknik Kimia USU (Anggara, Asri, M Khidir, Yazid dan Nugraha) yang telah membantu dalam penyelesaian proses penelitian ini serta rekanrekan di S2 Teknik kimia USU atas dukungan moralnya. 7. Kepada semua pihak yang membantu penulisan tesis ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih banyak kekurangan. Oleh sebab itu penulis mengharapkan kritikan dan saran membangun demi kesempurnaan tesis ini . Medan, 23 Juli 2007 Penulis

ARGANDA MULIA


RIWAYAT HIDUP Nama

: Arganda Mulia

Tempat / Tanggal Lahir : Dumai / 21 Juli 1978 Nama Orang Tua Ayah

: P Gurusingha

Ibu

: Nurbaidah Br Sembiring

Anak ke

: 1 dari 2 bersaudara

Nama Saudara Kandung : Ubaidillah Alamat

: JL. Merica No. 69 Perumnas Simalingkar

Email

: [email protected]

Pekerjaan

: Pegawai di PT. Bank Sumut Cabang Utama Medan

Pendidikan Formal : 1. 1985 – 1991, SD No. 2 YPDP Pkl. Susu Kab. Langkat 2. 1991 – 1994, SMP Negeri Pkl. Susu Kab. Langkat 3. 1994 - 1997, SMU Negeri Pkl. Brandan Kab. Langkat 4. 1997 – 2002, Universitas Sumatera Utara, Jurusan Teknik Kimia 5. 2004 – 2007, Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Jurusan Magister Teknik Kimia Konsentrasi Teknologi Pengolahan Limbah Pendidikan Non Formal : 1. 1994, Kursus Organ tingkat P1 s/d P3 TMA di Medan Musik 2. 1996, Kursus Komputer Paket Intro, WordStar dan DbaseIII plus di TCC 3. 1998, Kursus English Conversation Program di BBC Lerning Centre. 4. 1999, Pelatihan Penerapan Komputasi Proses Teknik Kimia di Fakultas Teknik USU. 5. 2001, Pelatihan Dasar-dasar Jaringan Komputer di Warintek 9000.


6. 2002, Pelatihan Pengolahan Air untuk Kebutuhan Industri di Fakultas Teknik USU 7. 2002, Pelatihan Boiler and Resin ION Exchange di Siskem Training Program 8. 2003, Workshop Merakit PC plus Audio-Video Editing di FMIPA-USU. 9. 2003, Kursus Komputer paket Visual Basic di LM Patra 10. 2004, Workshop Water and Waste Water Treatment di Hotel Emerald Garden 11. 2004, Workshop ISO9001 ; 2000 di Lab Pariwisata USU. 12. 2004, Junior Basic Banking Course di PT. Bank SUMUT 13. 2005, Workshop Audit Command Language Ver. 6.0 di PT. Bank Sumut. 14. 2006, Staff Development Program Angk II Gel III di PT. Bank Sumut. Judul Penelitian / Karya Ilmiah : 1. 2001, Total Heat Loss in Crude Destilation Unit II, Laporan Kerja Praktek di Unit Pengolahan I PERTAMINA Pkl. Brandan. 2. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Azadirachtin sebagai bahan aktif Pestisida dari daun Mimba, Laporan Penelitian Teknik Kimia USU. 3. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Bahan Pestisida dari Daun Mimba, Seminar Nasional MIPA UNIMED. 4. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Bahan Pestisida dari Daun Mimba, Sepuluh Besar terbaik Program Kreatifitas Mahasiswa diselenggarakan oleh DIKTI. 5. 2002, Pra Rancangan pabrik Natrium Tio Sulfat Pentahidrat (Na2S2O35H2O) dari Natrium Karbonat (Na2CO3) dan Sulfur kapasitas 400.000 Ton/Tahun, Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia USU. 6. 2006, Perbaikan Struktur Dana PT. Bank Sumut dalam menghadapi Resiko Likuiditas, Makalah terbaik Pertama pada Staff Development Program (SDP) Angk II gel III kerja sama PT. Bank Sumut dengan Lembaga Pengembangan Perbankan Indonesia.


DAFTAR ISI

Hal HALAMAN PENGESAHAN

iii

HALAMAN PENETAPAN PANITIA PENGUJI

iv

ABSTRAK

v

ABSTRACT

vi

UCAPAN TERIMA KASIH

vii

RIWAYAT HIDUP

viii

DAFTAR ISI

x

DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR GAMBAR BAB I. PENDAHULUAN

1

1.1. Latar Belakang

3

1.2. Perumusan Masalah

3

1.3. Tujuan Penelitian

3

1.4. Manfaat Penelitian

3

1.5. Lingkup Penelitian

3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

5

2.1. Arang

5

2.2. Komposisi Bahan Baku

6

2.3. Proses Pembuatan Arang

9

2.4. Emisi Gas Buangan Briket Arang

13

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

15

3.1. Lokasi Penelitian

15

3.2. Alat dan Bahan

15

3.3. Prosedur Kerja

16


3.4. Model Rancangan

20

3.5. Analisa Varian

20

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Uji Pendahuluan

22 22

4.2. Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap Variabel Uji BAB V. KESIMPULAN

23 42

5.1. Kesimpulan

42

5.2. Saran

43

DAFTAR PUSTAKA

44

LAMPIRAN A DATA HASIL PERCOBAAN

LA-1

LAMPIRAN B FOTO-FOTO PENELITIAN

LB-1


DAFTAR TABEL Hal Tabel.2.1. Sifat Fisika dan Kimia Arang

6

Tabel.2.2. Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit

7

Tabel 2.3. Sifat Fisika Tandan Kosong Kelapa Sawit

8

Tabel.2.4. Baku Mutu Emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara

14

Tabel 4.1. Hasil Uji Pendahuluan

22

Tabel 4.2. Data Pengamatan Uji Nilai Bakar

23

Tabel 4.3. Hasil Uji Statistik Nilai Kalor Briket

25

Tabel 4.4. Data Pengamatan Uji Total Carbon

26

Tabel 4.5. Hasil Uji Statistik Total Karbon Terikat

28

Tabel 4.6. Data Pengamatan Uji Kadar Air

29

Tabel 4.7. Hasil Uji Statistik Kadar Air Briket

31

Tabel 4.8. Data Pengamatan Uji Kadar Abu

32

Tabel 4.9. Hasil Uji Statistik Kadar Abu Briket

33

Tabel 4.10. Data Pengamatan Uji Kadar COx

35

Tabel 4.11. Hasil Uji Statistik Kadar CO2

36

Tabel 4.12. Data Pengamatan Uji Tekan

38

Tabel. 4.13. Hasil Uji Statistik Kekokohan Briket

39

Tabel. 4.14. Data Uji Debu/Pm10

40

Tabel 4.15. Hasil Uji Emisi

41

Tabel LA.1 Data Hasil Pengamatan Tes Pendahuluan

LA-1

Tabel. LA. 2 Data hasil pengamatan uji nilai bakar

LA-1

Tabel. LA. 3 Data hasil pengamatan uji CO2

LA-2

Tabel. LA. 4 Data hasil pengamatan uji total karbon

LA-2

Tabel. LA. 5 Data hasil pengamatan uji kadar air

LA-3

Tabel. LA. 6 Data hasil pengamatan uji kadar abu

LA-3

Tabel. LA. 7 Data hasil pengamatan uji tekan

LA-4


DAFTAR GAMBAR

Hal Gambar.4.1. Grafik Perlakuan vs Nilai Bakar

24

Gambar.4.2. Grafik Perlakuan vs Karbon Terikat

27

Gambar.4.3. Grafik Perlakuan vs Kadar Air

30

Gambar.4.4. Grafik Perlakuanvs Kadar Abu

33

Gambar.4.5. Grafik Perlakuan vs Kadar COx

36

Gambar.4.6. Grafik Perlakuan vs Uji Tekan

38

Gambar.LB.1. Ball Mill

LB-1

Gambar.LB.2. Tray Drier

LB-1

Gambar.LB.3. Muffle Furnace

LB-2

Gambar.LB.4. Dust Sampler

LB-2

Gambar.LB.5. Serabut Tandan Kosong

LB-3

Gambar.LB.6. Cangkang Kelapa Sawit

LB-3

Gambar.LB.7. Alat Uji Emisi

LB-4

Gambar.LB.8. Briket Arang

LB-4

Gambar.LB.9. Uji Nyala

LB-5


DAFTAR SINGKATAN JK

: Jumlah kwadrat

KT

: Kwadrat Tengah

DK

: Derajat Kebebasan

ANAVA : Analisa Varian KLH

: Kementerian Lingkungan Hidup

MENLH : Menteri Negara Lingkungan Hidup TKS

: Tandan Kosong Sawit

PLTU

: Pembangkit Listrik Tenaga Uap.

PKS

: Pabrik Kelapa Sawit

RAL

: Rancangan Acak Lengkap.

FMIPA : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam AAS

: Atomic Absorbent Spectofotometer

UV

: Ultra Violet

CO2

: Carbondioksida

NO2

: Nitrogen Dioksida

SO2

: Sulfur Dioksida

PaK0

: Perbandingan komposisi bahan 1:10 dan komposisi perekat 0%.

PaK1


PaK2


PaK3


PbK0


PbK1


PbK2


PbK3


PcK0


PcK1


PcK2

: Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 20%

PcK3

: Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 30%


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Krisis energi yang menimpa negara Indonesia ditandai dengan semakin langkanya BBM di tengah-tengah masyarakat serta harga BBM yang merangkak naik disebabkan harga minyak dunia yang melonjak tinggi sekali. Rencana penghapusan subsidi BBM secara bertahap menyebabkan kenaikan harga BBM. Kenaikan ini mempengaruhi daya beli masyarakat di golongan ekonomi lemah dan mengurangi kemampuan dari industri kecil yang menggunakan BBM. Penggunaan kayu bakar dan arang yang berasal dari kayu bakau menyebabkan lingkungan menjadi rusak. Seperti yang kita ketahui bahwa hutan bakau dipantai merupakan habitat dari beberapa spesies laut dan merupakan daerah penyangga pantai dari ancaman abrasi. Jika hutan bakau dirusak karena penggunaan kayu sebagai arang maka sudah dapat dipastikan ancaman kerusakan ekosistem pantai dan ancaman abrasi bahkan yang lebih dasyat adalah bencana tsunami dapat dengan mudah menghancurkan desa-desa pantai karena tidak adanya penyangga antara pantai dengan lautan. Adanya hal-hal yang diuraikan diatas memicu penulis untuk mendapatkan sumber energi alternatif dari bahan bahan limbah organik disekitar kita. Salah satu sumber energi alternatif itu adalah briket arang dimana bahan-bahan penyusunnya berasal dari tandan kosong dan cangkang kelapa sawit. Bahan-bahan penyusun yang disebutkan tadi adalah limbah yang berasal dari pabrik pengolahan


kelapa sawit. Bahan-bahan tersebut tidak mempunyai nilai ekonomis yang tinggi, namun jika diabaikan dan dibiarkan berserakan akan membuat lingkungan menjadi rusak dan jika dibakar didalam incenerator akan menyebabkan pencemaran udara. Pabrik pengolah kelapa sawit

yang memiliki kapasitas terpasang 30 ton/jam menghasilkan tandan

kosong kelapa sawit (TKS) 120 ton/hari. (Darnoko dan Guritno, 2003). Sumatera Utara sebagai salah satu provinsi yang memiliki lahan perkebunan kelapa sawit yang cukup luas sekitar 229.512 Ha pada tahun 2007 tentu memiliki sumber yang disebutkan diatas secara melimpah (Anonim, 2007). Briket arang adalah arang yang diperoleh dengan membakar bio massa kering dengan sedikit udara (karbonisasi). Bio massa adalah bahan organik yang berasal dari jasad hidup baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan. Contoh biomassa adalah dedaunan, rerumputan, ranting, gulma, serta limbah pertanian dan peternakan serta gambut ( Johannes, 1991 ). Beberapa penelitian mengenai bio arang telah dilakukan dibeberapa daerah lain dimana bahan penyusunnya beraneka ragam. Bahan-bahan penyusunnya antara lain dari kotoran lembu, sampah pekarangan rumah, ampas tebu dan ilalang. Ismu Ati Adan (1998) meneliti pembuatan briket dari bahan sampah organik seperti dedaunan, ampas kelapa dan sampah dapur rumah tangga.

Widarto dan Suryanta (1995) meneliti

pembuatan briket dari kotoran lembu dan jerami limbah pertanian. Darnoko dan Guritno (1994) meneliti pembuatan briket dari tandan kosong kelapa sawit dan mereka juga meneliti karakteristik dasar dari Briket arang TKS. Dari hasil penelitiannya mereka memperoleh hasil densitas briket yang dibuat 0.6 g/ml, kadar abu sekitar 7% dan kadar


air sekitar 8 %. Debby Shintya Dewi (2005) meneliti karakterisitik dasar briket dari campuran ilalang dan cangkang kelapa sawit. Debby memperoleh briket yang mempunyai nilai bakar yang tertinggi (5496,0729 kal/gr) pada konsentrasi perekat 30%. Fungsi ilalang dalam penelitian Debby tersebut adalah sebagai perekat briket. Hal ini dikarenakan ilalang mengandung lignin dan memiliki serat. Dalam penelitian ini, penulis akan membuat briket arang dari cangkang kelapa sawit dan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) dengan bahan perekat tanah liat. Tanah liat digunakan oleh penulis sebagai bahan perekat dikarenakan tanah liat banyak ditemukan disekitar kita dan harganya relatif murah. Menurut Widarto dan Suryanta (1995) beberapa kelebihan briket arang dibandingkan dengan arang konvensional adalah : a. Bentuk ukurannya seragam, karena briket arang dibuat dengan alat pencetak khusus yang bentuk dan besar kecilnya bisa diatur sesuai dengan yang dikehendaki. b. Mempunyai panas pembakaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan arang biasa. c. Tidak berasap (jumlah asap kecil sekali) dibanding dengan arang biasa yang banyak mengandung asap tebal. d. Tampak lebih menarik, karena bentuk dan ukurannya bisa dibuat sesuai dengan kehendak kita. Di samping bentuk dan ukurannya menarik, pengemasannya juga mudah.


1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan informasi yang dikemukakan diatas ingin diteliti bagaimana pengaruh campuran tandan kosong dan cangkang kelapa sawit serta perekat tanah liat terhadap karakteristik dasar briket arang yang dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Menentukan rasio campuran tandan kosong, cangkang kelapa sawit dan tanah liat yang mempunyai nilai bakar yang optimum dan menghasilkan emisi gas buang yang berada dibawah ambang batas emisi gas buang dalam pembuatan briket arang. 2. Mengetahui pengaruh komposisi bahan dan komposisi perekat tanah liat terhadap karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan.

1.4 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi kepada masyarakat mengenai manfaat lain dari tandan kosong dan cangkang kelapa sawit untuk dimanfaatkan sebagai briket arang serta pengaruh dari rasio campuran tandan kosong, cangkang kelapa sawit dan tanah liat terhadap karakteristik briket arang yang dihasilkan.

1.5. Lingkup Penelitian Lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut :


1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan proses karbonisasi (pengarangan) dalam sebuah muffle furnace. 2. Temperatur karbonisasi ditentukan dengan uji pendahuluan pada rentang suhu 100 oC sampai dengan 800 oC dengan interval suhu 100 oC. 3. Tandan kelapa sawit dan cangkang kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baruna Pratama yang berlokasi di kecamatan Pangkalan Susu Kabupaten Langkat. 4. Variabel yang diteliti adalah : a. Rasio cangkang dan tandan kosong kelapa sawit adalah 1:10 ; 1:20 dan 1:30. b. Perekat yang digunakan adalah tanah liat dengan karakteristik sudah dipisahkan dari batu krikil dan pasir, dengan konsentrasi perekat adalah 0%, 10%, 20% dan 30 %. 5. Briket arang yang dibuat berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5 cm. 6. Parameter uji yang dilakukan terhadap briket arang meliputi uji nilai bakar briket,uji kadar air, kadar abu, zat mudah terbang, karbon terikat dan uji emisi gas buang dari briket yang dihasilkan. 7. Membandingkan briket arang yang dibuat dengan briket batubara yang mempunyai spesifikasi dikeluarkan oleh Dirjen Pertambangan Umum No.2178 a.k / 213/DDJP/93 tanggal 4 Desember 1993 adalah sebagai berikut : Briket batu bara karbonisasi untuk rumah tangga adalah : a. Nilai kalori 5000 s/d 6300 kal/gr


b. Zat mudah terbang 12.0 s/d 15.0 % c. Belerang lebih kecil dari 7.5 %


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arang

Arang adalah suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan tidak teroksidasi (Sembiring dan Sinaga, 2003) Konversi kayu menjadi arang merupakan salah satu proses yang paling tua yang dilakukan oleh umat manusia. Saat ini teknologi memproduksi arang adalah penting dalam negara-negara industri dan negara-negara berkembang. Rendemen praktis ratarata produksi arang secara industri sekitar 35%. Produk yang diperoleh juga tergantung pada kayu, dan tergantung pada faktor-faktor seperti spesies kayu dan ukuran kayu, sistem karbonisasi, waktu pemrosesan dan suhu akhir. (Anonim, 1995). Arang lebih baik dibandingkan dengan kayu bakar sebab nilai bakar arang serta densitas arang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kayu bakar. Arang dapat disimpan lama, ringkas dan ringan. Di Indonesia, sampai kini arang masih banyak digunakan terutama untuk memasak (Anonim, 1988).


Jenis arang kayu yang lazim adalah : a) Briket arang, yaitu arang yang mempunyai bentuk tertentu yang kerapatannya tinggi. Jenis ini diperoleh dengan cara pengempaan (pemampatan) arang halus yang dicampur dengan bahan perekat. nilai kalor briket arang ialah 6000-7000 kalori per gram. b) Arang aktif, yaitu arang yang mempunyai daya serap tinggi terhadap cairan atau gas. Arang aktif dibuat dengan cara mengalirkan uap panas melalui serbuk atau butiran arang pada suhu 900oC. Di samping itu dapat pula dibuat dari serbuk kayu yang dicampur dengan bahan kimia melalui proses pengarangan dan aktivasi secara bersama pada suhu sekitar 600oC (Anonim, 1988) Karbon yang merupakan kandungan utama dari arang mempunyai sifat fisika dan kimia tertentu. Sifat fisika dan kimia dari karbon tergantung pada struktur kristal karbon tersebut. Densitasnya bervariasi dari 2,25 g/cm3 untuk grafit dan 3,51 g/cm3 untuk intan. Untuk grafit, titik leleh adalah 3500oC sampai dengan 4830oC. Unsur karbon merupakan bahan yang sulit bereaksi. Karbon tidak dapat larut dalam air, asam-basa encer dan pelarut organik (Anonim, 1983).

Arang merupakan bahan yang memiliki suatu sifat fisika dan kimia tersendiri. Sifat fisika dan kimia dari arang dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut :


Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang Kerapatan

0.45 g/cm3

Kerapatan Total

1.38 – 1.46 g/cm

Porositas

70 %

Permukaan dalam

50 m

Kekuatan Pemampatan

26 N/mm2

Berat bagian terbesar

80 – 220 kg/m2

Kandungan air

5–8%

Kandungan karbon

80 – 90 %

Kandungan Abu

1–2%

Nilai Kalori

29 – 33 MJ/kg

Zat-zat mudah menguap

10 – 18 %

(Anonim, 1995) 2.2 Komposisi Bahan Baku 2.2.1 Tandan Kosong Sawit Tandan kosong sawit (TKS) merupakan salah satu limbah industri minyak sawit yang jumlahnya cukup banyak dan mengandung serat yang cukup banyak serta sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Menurut hasil penelitian, 1 hektar kebun kelapa sawit akan menghasilkan sekitar 1,5 ton TKS kering atau 2,64 ton TKS (kadar air ±50%) per tahun (Anonim, 2005). Pemanfaatan TKS sebagai sumber energi berupa briket arang di samping memberikan keuntungan secara finansial, juga akan membantu di dalam pelestarian lingkungan. Sebagai biomassa lignoselulosik, TKS dapat dibuat arang dengan proses yang relatif sederhana. Bagi tujuan pemanfaatan sebagai arang TKS perlu diproses lebih


lanjut menjadi briket arang untuk menaikkan densitasnya serta memberikan bentuk yang beraturan (Guritno,1997). Selain itu energi panas dari TKS sebesar 18.795 kJ/kg sangat potensial digunakan sebagai sumber energi alternatif (Anonim, 2005). Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai bahan organik memiliki suatu karakteristik dasar berupa sifat fisika dan kimia. Sifat fisika dan kimia dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 berikut : Tabel 2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit No.

Komponen Kimia

Komposisi (%)

1.

Lignin

22,60

2.

Pentosan

25,90

3.

α-Selulosa

45,80

4.

Holoselulosa

71,88

5.

Abu

6.

Pektin

7.

Kelarutan dalam :

1,6 12,85

- 1 % Na OH

19,50

- air dingin

13,89

- air panas

2,50

- alkohol-benzen

4,20

(Eka, 2000)


Tabel 2.3 Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit TKS

TKS

Bagian Pangkal

Bagian Ujung

- minimum, mm

0,63

0,46

- maksimum, mm

1,81

0,27

- rata-rata (L), mm

1,20

0,76

2

Diameter serat (D), μm

15,01

14,34

3

Diameter lumen (1), μm

8,04

6,99

4

Tebal dinding (w), μm

3,49

3,68

No. 1

Parameter Panjang serat

5

Bilangan Runkel (2w/l)

0,87

1,05

6

Kelangsingan (L/D)

79,95

53,00

7

Kelemasan (1/D)

0,54

0,49

8

Kadar Serat, 5

72,67

62,47

9

Bukan Serat, %

27,33

37,53

10

Rapat masa tumpukan serpih (campuran), kg/m³

177,98

(Eka, 2000)

2.2.2 Cangkang Biji Kelapa Sawit Tempurung (cangkang) biji kelapa sawit, selain digunakan sebagai bahan bakar atau arang juga digunakan sebagai pengeras jalan. Cangkang kelapa sawit termasuk bahan berlignoselulosa yang berkadar karbon tinggi dan mempunyai berat jenis yang lebih tinggi daripada kayu yang mencapai 1,4 g/ml. sehingga karakteristik ini memungkinkan bahan tersebut baik untuk dijadikan arang. Nilai energi panas cangkang juga tinggi sebesar 20.093 kJ/kg (Anonim, 2005).


Pada industri minyak sawit, setiap harinya dihasilkan limbah berupa tandan kosong sawit dan cangkang. Cangkang yang dihasilkan sebanyak 7% per ton tandan buah segar (TBS)

atau sekitar 50,4 ton setiap harinya., dengan asumsi kapasitas

produksi 30 ton/jam dengan waktu operasi 24 jam perhari (Santi Purwaningsih et al, 2000).

2.2.3 Tanah Liat Tanah Liat merupakan partikel silikat hidrous yang berdiameter kurang dari 4 mikrometer serta mengandung hablur-hablur silika dan alumina yang halus. Unsurunsur ini terdiri dari silikon, oksigen dan alumunium banyak terdapat dikerak bumi. Tanah liat terbentuk dari proses peluluhan batuan silika oleh asam karbonik dan sebagian terbentuk dari aktivitas hidro thermal

(Anonim, 2005).

Tanah liat adalah suatu zat yang terbentuk dari kristal-kristal yang sangat kecil. Kristal-kristal ini terdiri dari mineral-mineral yang disebut kaolinit. Kristal-kristal ini berbentuk segi enam dengan permukaan datar. Tanah liat termasuk hidrosilikat alumina dan dalam keadaaan murni mempunyai rumus Al2O3 2SiO2 2H2O dengan komposisi 47% Oksida Silinium (SiO2), 39% Oksida Alumunium (Al2O3) dan 14% air (H2O). Tanah Liat terdiri dari tiga golongan besar yaitu kaolinite-serpentine, Illite dan smectite. Tanah liat merupakan bahan pembuat keramik, briket, batu bata, peralatan memasak, isolator listrik dan peralatan musik.


Berdasarkan tempat pengendapan dan jarak pengangkutannya dari daerah asal tanah liat dapat dibagi dalam 2 jenis yaitu : - Tanah liat Residu - Tanah liat endapan Tanah liat yang telah dikeringkan akan mengeras dan mempunyai sifat plastis hal ini dikarenakan tanah liat memiliki ikatan ion atau ikatan kovalen bahkan lebih sering kombinasi dari keduanya. (Ambar, 1997)

2.3 Proses Pembuatan Arang Arang kayu dibuat dengan cara memanasi kayu secara langsung atau tidak langsung, di dalam timbunan tanah, tanur penyuling, oven tanpa atau dengan udara terbatas. Untuk pembuatan arang batangan yang baik, dipakai jenis kayu berdaun lebar yang berat atau agak berat. Bahan baku utama untuk membuat arang halus adalah serbuk, kulit dan serpihan kayu dari sisa-sisa penggergajian. Berdasarkan produk yang dihasilkan ada dua macam arang kayu, yaitu : a. Arang kayu batangan b. Arang kayu halus atau pecahan Ada beberapa cara proses pembuatan arang yang secara garis besar dapat dibagi menjadi 2 cara proses pembuatan yaitu : a. Proses sederhana. b. Proses moderen.


2.3.1 Proses Sederhana. Pada proses sederhana ini kayu atau bahan baku arang dimasukkan kedalam tanah yang terlebih dahulu digali atau kedalam bak beton. Kayu atau bahan bahan baku arang disusun sedemikian rupa sampai galian tanah atau bak tadi penuh. Kemudian kayu atau bahan baku arang tadi dibakar sampai mengeluarkan asap putih yang tebal. Setelah muncul asap putih kemudian galian tanah atau bak ditutup rapat. Biarkan sampai asap tidak muncul lagi. Setelah itu arang siap diambil untuk dikemas. 2.3.2 Proses Moderen. Pada proses moderen proses pembuatan arang ada beberapa cara yaitu : a. Proses dengan kiln. b. Proses destilasi destruktif. c. Proses briket arang. A. Proses dengan kiln. Pada proses kiln kayu atau bahan baku arang dibakar di dalam kiln (semacam oven pengering) dengan suhu pengarangan yang dapat mencapai 400-1600oC. Waktu pengolahannya 2 sampai 30 hari. Ada beberapa jenis kiln, yang dibedakan menurut bentuk dan bahan konstruksinya, yaitu kiln tanah liat atau batu, kiln kubah, kiln sarang lebah atau empat persegi panjang. Kapasitas produksi pengolahan bergantung pada volume kiln, yaitu antar 150 kg hingga 30 ton arang untuk setiap pembakaran. B. Proses destilasi destruktif. Pada cara ini, alat yang digunakan dapat berbentuk penyuling atau oven semacam tungku pemanas. Pemanasan dapat dilakukan di luar atau di dalam alat itu.


Pemanasannya biasanya dilakukan dengan mengalirkan gas panas yang tidak bereaksi. Suhu maksimum pengolahan sekitar 400oC sampai 500oC dalam waktu 20 sampai 30 jam. Arang yang dihasilkan berbentuk batangan atau serbuk. C. Proses briket arang Selain bentuk arang yang telah disebutkan diatas berdasarkan perkembangan teknologi ada satu jenis lagi arang. Arang yang dimaksud adalah briket arang. Arang yang dibuat berdasarkan pencampuran bahan-bahan yang memiliki nilai karbon tinggi dan dengan memampatkannya pada tekanan tertentu serta memanaskan pada suhu tertentu sehingga kadar airnya bisa ditekan seminimum mungkin sehingga dihasilkan bahan bakar yang memiliki densitas yang tinggi, nilai kalor yang tinggi serta asap buangan yang minimum. Pembuatan briket arang dilakukan dengan metode langsung dalam suatu kiln/reaktor dengan kondisi pembakaran dan udara yang terkontrol. Biomassa sebagai bahan baku perlu dikeringkan terlebih dahulu untuk menurunkan kadar air dari sekitar 60 % menjadi 20 %. Pengeringan dapat dilakukan dengan sinar matahari di atas rak-rak kayu. Untuk memudahkan pengeringan, biomassa perlu dipotong-potong terlebih dahulu. Kiln yang digunakan berbentuk silinder yang terbuat dari plat besi. Volume reaktor sekitar 7 m3 dengan kapasitas biomassa kering sebesar 1 ton. Proses pengarangan. berlangsung dalam waktu 24 jam mulai dari pemuatan, penyalaan, pengarangan sampai pembongkaran.


Arang hasil pembakaran digiling dengan mesin hammermill sampai halus dan selanjutnya diayak. Pencetakan arang dilakukan dengan menggunakan mesin kempa hidrolik yang mempunyai kapasitas tekanan sebesar 30 ton.

Sebelum dilakukan

pencetakan, serbuk arang dicampur dengan bahan perekat yaitu tepung kanji. Mesin ekstruder juga dapat digunakan untuk mencetak arang secara kontinu. Penggunaan mesin ekstruder disamping untuk mencetak arang, dapat juga berfungsi untuk mencampurkan perekat dan serbuk arang dan memasaknya. Arang yang dihasilkan lebih bagus dan padat dibandingkan dengan arang hasil cetakan dengan menggunakan kempa hidrolik. (Darnoko dan Guritno, 1995)

2.3.3 Karakteristik Briket Batu Bara. Spesifikasi briket batu bara berdasarkan keputusan Dirjen Pertambangan Umum No. 2178 a.k /213/DDJP/93 tanggal 4 Desember 1993 adalah sebagai berikut : 1. Briket batu bara karbonisasi tipe telur untuk industri makanan dan industri kecil adalah (Anonim, 1998) : a. Nilai kalori 6000 s/d 7500 kal/gram b. Zat mudah terbang 8,0 s/d 15 %. c. Belerang lebih kecil dari 1 %. d. Kadar air lebih kecil dari 7.5 %. 2. Briket batu bara karbonisasi untuk rumah tangga adalah : a. Nilai kalori 5000 s/d 6300 kal/ gr b. Zat mudah terbang 12,0 s/d 15,0 %


c. Belerang lebih kecil dari 7,5 %

Syarat syarat dari briket batu bara yang baik adalah ( Ahsonul dan Taufik, 1994) : 1. Kesanggupan untuk nyala. 2. Unjuk kerja pembakaran yang baik. 3. Waktu penyalaan yang cepat. 4. Emisi COx, SOx dan NOx yang rendah. 5. Effisiensi pembakaran yang tinggi. 6. Effisiensi pembakaran yang tinggi. 7. Effisiensi thermal yang tinggi 8. Tidak mengeluarkan asap yang berlebihan dan berbau. 9. Tidak mudah pecah dalam transportasi. 10. Tidak berjamur jika disimpan dalam waktu yang cukup lama. 11. Kandungan abunya cukup rendah.

2.3.4 Kelebihan Briket Arang dibandingkan dengan Arang Konvensional Menurut Widarto dan Suryanta (1995) beberapa kelebihan briket arang dibandingkan dengan arang konvensional adalah : e. Bentuk ukurannya seragam, karena briket bioarang dibuat dengan alat pencetak khusus yang bentuk dan besar kecilnya bisa diatur sesuai dengan yang dikehendaki.


f.Mempunyai panas pembakaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan arang biasa. g. Tidak berasap (jumlah asap kecil sekali) dibanding dengan arang biasa yang banyak mengandung asap tebal. h. Tampak lebih menarik, karena bentuk dan ukurannya bisa dibuat sesuai dengan kehendak kita. Di samping bentuk dan ukurannya menarik, pengemasannya juga mudah.

2.4. Emisi Gas Buangan Briket Arang Pencemaran udara menurut SK Menteri KLH No. 02/MENKLH/ 1988 adalah masuk atau dimasukkannya makhluk hidup, zat,

energi dan atau berubahnya tatanan

(komposisi) udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas udara menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannnya. Emisi udara berdasarkan SK menteri KLH No.KEP-13/MENLH/3/1995 adalah makhluk hidup, zat,energi dan atau komponen lain yang dihasilkan dari kegiatan yang masuk atau dimasukkan ke udara ambien. Udara ambien berdasarkan Peraturan Pemerintah No.41 tahun 1999 adalah udara bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada didalam wilayah yuridiksi Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk hidup dan unsure lingkungan hidup lainnya. (Philip,2002) Berdasarkan definisi definisi yang telah disebutkan diatas setiap kegiatan yang berpotensi menimbulkan pencemaran-pencemaran pada udara ambien harus mematuhi


ambang batas yang telah ditetapkan oleh pemerintah sehingga tidak merusak lingkungan. Pembakaran briket arang yang dihasilkan dari penelitian ini yang berpotensi menyebabkan pencemaran udara sudah tentu harus mematuhi aturan-aturan ambang batas yang ditetapkan oleh pemerintah. Disebabkan peraturan pemerintah mengenai ambang batas pemabakaran briket arang tidak ada maka diambil pendekatan dengan ambang batas pencemaran udara yang disebabkan pembakaran batu bara. Berikut ini akan disajikan baku mutu untuk pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakar batu bara sesuai dengan SK menteri KLH No.13/MENLH/3/1995. Tabel 2.4 Baku Mutu Emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara. NO

PARAMETER

BATAS AMBANG (mg/m3)

1

Total Partikel

150

2

Sulfur Dioksida (SO2)

750

3

Nitrogen Oksida (NO2)

850

4

Opasitas

20 %

( Anonim, 1995)


BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian FMIPA Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Proses Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara. Penelitian berlangsung selama lebih kurang 13 bulan mulai bulan Februari 2006 s/d Februari 2007.

3.2 Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain : -

media cetak briket berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5 cm serta tekanan 2 ton (2500 KN/m2)

-

Dongkrak hidrolik dengan kemampuan tekan 2 ton (2500 KN/m2)

-

Muffle Furnace

-

Oven

-

Bom Kalorimeter

-

Crucible porcelain

-

Timbangan Analitis

-

Desikator

-

Silika Gel ( Dessicant Agent )


-

Peralatan Analisa Gas

-

Hardener Meter

Bahan yang digunakan : -

Cangkang Kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama berlokasi di kecamatan Pkl. Susu Kabupaten Langkat.

-

Tandan Kosong Kelapa Sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama berlokasi di kecamatan Pkl. Susu kabupaten Langkat.

-

Tanah Liat berasal dari halaman rumah di Perumnas Simalingkar dan telah dibersihkan dari kotoran dan batu krikil.

-

Air sebagai bahan pencampur dari tandan kosong, cangkang dan tanah liat sehingga campuran menjadi berbentuk adonan.

-

Barium Hidroksida 0,1 N

-

Indikator Phenol pthalein

-

HCL 0,1 N

-

Na2CO3 0,1 N

3.3 Prosedur Kerja. Dalam penelitian ini ada beberapa tahapan yang dilakukan yaitu : 1.

Tahap penyiapan bahan baku.

2.

Tahap uji pendahuluan.

3.

Tahap pengarangan.

4.

Tahap pencetakan dan pengeringan.


5.

Tahap analisa

6.

Tahap uji statistik

3.3.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku. Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan bahan-bahan yang akan digunakan dalam percobaan sehingga mempunyai bentuk yang seragam dan dapat dengan mudah digunakan dalam tahapan selanjutnya. Adapun tahap penyiapan bahan baku dilakukan dengan mongering anginkan tandan kosong kelapa sawit terlebih dahulu sebelum digunakan. Untuk mempermudah pengeringan tandan kosong kelapa sawit dibelah menjadi 4 (empat) bagian. Begitu juga dengan cangkang kelapa sawit di bersihkan dari kotoran hal ini bertujuan agar proses pengarangan dapat berlangsung sempurna dan tidak terganggu dengan kotoran yang ada. Kemudian tandan kosong dipotong kecil-kecil untuk mempermudah dan mempercepat proses pengarangan.

3.3.2 Tahap Uji Pendahuluan Tahap ini bertujuan untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi yang menghasilkan nilai total karbon yang paling optimum. Suhu karbonisasi optimum ini yang menjadi dasar dari suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya. Tahap ini dilakukan dengan memasukkan tandan kosong kelapa sawit kedalam furnace kemudian suhu diatur pada 100oC dan dibiarkan selama 1 jam. Setelah 1 jam tandan kosong dikeluarkan dari dalam furnace kemudian dilihat apakah sudah menjadi


arang atau belum jika sudah maka dianalisa nilai total karbon terikatnya. Kemudian dilanjutkan dengan suhu 200oC, 300oC, 400oC, 500oC dan suhu diatasnya. Jika nilai total karbon terikatnya meningkat maka suhu terus ditambah namun jika nilai total karbon terikatnya menurun maka uji pendahuluan dihentikan. Perlakuan diulangi untuk bahan cangkang kelapa sawit.

3.3.3 Tahap Pengarangan Tahap ini bertujuan untuk mengubah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong sawit menjadi serbuk arang yang digunakan pada tahap selanjutnya. Bahan-bahan yang telah disiapkan diarangkan dengan cara dimasukkan kedalam muffle furnace yang telah diset suhunya pada 500 oC selama 1 jam (suhu pengarangan didapat dari tahap uji pendahuluan). Cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit dimasukkan kedalam furnace secara bergantian. Dimana setelah cangkang telah habis dibakar didalam furnace baru dilanjutkan dengan tandan kosong sawit. Setelah itu arang dari kedua bahan dihaluskan dengan cara digiling sampai halus dengan menggunakan ball mill. Kemudian diayak. Proses pengayakan dengan menggunakan ayakan biasa tidak menggunakan ayakan mesh karena ukuran mesh dari bahan briket pada penelitian ini tidak diukur parameternya.

3.3.4 Tahap Pencetakan dan Pengeringan Serbuk arang dari 2 bahan berbeda yaitu campuran cangkang dan TKS kemudian dicampurkan dengan rasio 1 : 10; 1 ;20 dan 1 : 30 (w/w) serta perekat berupa tanah liat.


Konsentrasi tanah liat adalah 0 %, 10%, 20% dan 30% (w/w). Campuran tadi ditambahkan air secukupnya, kemudian dimasukkan kedalam alat pencetak yang mempunyai ukuran teknis diameter 10 cm dan tinggi 5 cm. Kemudian ditekan dengan alat pengempa yang mempunyai kekuatan tekan 2 ton (2500 KN/m2). Briket yang sudah selesai dicetak dimasukkan kedalam oven untuk dikeringkan dengan temperatur 100 0C.

3.3.5 Tahap Analisa Tahap ini bertujuan untuk menganalisa karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain nilai bakar, nilai total karbon terikat, nilai kadar air, nilai kadar abu, nilai kadar debu (Pm10) dan uji emisi gas buang dari briket arang.

A. Analisa Nilai Bakar -

Sebanyak + 1 gram briket ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam cawan kwarsa lalu kedua katup bomb dihubungkan dengan kawat NiCr.

-

Kedua kawat pada bomb dicuci dengan + 10 ml air suling.

-

Hubungan kawat pada bomb diperiksa dengan stop kontak, bomb dinyalakan dengan menekan tombol “test bomb”.

-

Bomb diisi dengan oksigen sampai tekanan 30 atm dan bomb dimasukkan kedalam vessel yang sudah diisi dengan 2 liter air lalu tombol bomb ditekan sampai lampu “Ready to Fire “ menyala.


-

Aliran listrik heater dijalankan dan sampai lampu dan ampere meter dari heater berjalan secara otomatis (Suhu Vessel dan jacket sama ).

-

Suhu awal To dibaca hingga konstan.

-

Tombol fire ditekan hingga lampu menjadi mati (Lampu Ready to Fire mati), tunggu selama 10 menit serta baca suhu Ta hingga konstan.

-

Heater listrik dimatikan dan bomb diangkat dengan hati-hati, kemudian gas dikeluarkan serta cairan dari bomb dibilas dengan larutan Barium Hidroksida 0,1 N dengan indikator phenol pthalein.

-

Na2CO3 0,1 N ditambahkan sampai terbentuk endapan dimana endapan yang terbentuk disaring dan sisa Na2CO3 di titar dengan HCL 0,1 N.

B. Analisa Kadar Air Crucible di timbang (A1) kemudian briket dimasukkan kedalam crucible lalu di timbang (A2). Berat Briket (W1). Dimana dinyatakan sebagai W1 = A2- A1. Briket dan crucible dimasukkan kedalam oven pada suhu 105 oC selama 1 jam. Kemudian Dimasukkan kedalam desikator. Lalu ditimbang. Rumus : Kadar Air =

(W 1 − W 2) X 100% W1

Dimana : W1 = Berat Contoh mula-mula (gr) W2 = Berat Contoh setelah dikeringkan (gr)


C. Analisa Kadar Abu

-

Briket ditimbang sebanyak 5 gram, kemudian dimasukkan kedalam crucible yang sudah ditentukan beratnya.

-

Briket dipanaskan atau dibakar dalam bunsen sampai tidak keluar asap lagi. Kemudian dimasukkan ke dalam Muffle Furnace pada suhu 550 oC selama 2 jam.

-

Briket tadi kemudian didinginkan dalam desikator sampai suhu kamar. Kemudian di timbang.

Rumus : Kadar Abu =

A− B X 100% C

Dimana A = bobot crucible + Abu B = bobot crucible kosong C = bobot briket

D. Tahap Uji Kadar Bahan Mudah Terbakar dan Menguap

-

Briket sebanyak sebanyak 5 gram ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam crucible yang tertutup yang sudah ditentukan beratnya.

-

Briket tersebut kemudian dibakar didalam furnace selama 7 menit pada suhu 990oC.

-

Crucible didinginkan didalam desikator kemudian ditimbang.


Rumus : VCm =

D−C x 100% D

C= A–B Dimana VCm = Volatile Combustible Matter (%) D = Berat sample (gr) C = Berat zat sisa pembakaran (gr) A = Berat zat sisa pembakaran + berat crucible (gr) B = Berat crucible kosong (gr) E. Tahap Uji Kadar Karbon Terikat

Kadar karbon terikat (Fixed Carbon) ditentukan berdasarkan persamaan sebagai berikut : Rumus : FC + VCM + KA + KAb = 100 % FC = 100% - KA – Kab – VCM Dimana : FC = Kadar Karbon terikat (%) KA = Kadar Air (%) KAB = Kadar Abu (%) VCM = Kadar Zat mudah menguap dan terbakar (%)

F. Tahap Uji Kadar Debu (Pm10 )

-

Udara yang akan dianalisa dihisap dengan dust sampler yang telah dipasang kertas saring dengan ukuran 10 µm yang telah ditimbang terlebih dahulu beratnya.

-

Kemudian alat dust sampler dihidupkan selama lebih kurang 1 jam.

-

Setelah 1 jam alat dust sampler dimatikan kemudian kertas saring yang sudah berisi debu timbang.


Rumus : Pm =

A− B x 100% B

Dimana : A = Berat Kertas Saring + Debu (gr) B = Berat Kertas Saring (gr) Pm = Kadar Debu G. Tahap Uji Emisi Buangan Briket

-

Uji emisi dilakukan dengan melakukan pembakaran briket pada tungku pembakaran.

-

Asap hasil pembakaran dihisap dengan alat impinger yang terdiri dari kompressor penghisap yang dihubungkan dengan tabung yang berisi larutan penyerap zat-zat yang akan dianalisa, Satu tabung berisi satu larutan yang menyerap zat pencemar yang akan dianalisa.

-

Penghisapan dilakukan selama 1 jam.

-

Setelah dilakukan penghisapan kemudian larutan tadi dianalisa dengan menggunakan metode spektrofotometer dan menggunakan alat spetrofotometer AAS dan UV.

3.4 Rancangan Percobaan

Penelitian ini dilaksanakan dengan Model Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang terdiri dari 2 faktorial, yaitu : Faktor I : Perbandingan konsentrasi cangkang dan TKS , yang terdiri dari 3 taraf : Pa = Cangkang : Tandan Kosong kelapa Sawit (TKS) (1 : 10) Pb = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) (1 : 20)


Pc = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) (1 : 30) Faktor II : Konsentrasi Perekat (K), yang terdiri dari 4 taraf, yaitu : K0 = 0 % K1 = 10 % K2 = 20 % K3 = 30 % Kombinasi perlakuan (tc) adalah 3x4 = 12 (PaK0, PaK1, PaK2, PaK3, PbK0 ,PbK1, PbK2, PbK3, PcK0, PcK1, PcK2 dan PcK3) dengan banyaknya ulangan (n), adalah : Tc (n-1) ≥ 11 12 (n-1) ≥ 11 12n-12 ≥ 11 12n ≥ 23 n ≥ 1,92 sehingga banyaknya ulangan = 2 3.5 Analisa Varian

Untuk menganalisa data hasil pengamatan, dilakukan analisa varian (ANAVA) untuk RAL faktorial dengan model : Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij + Σijk

Dimana : Yijk = Hasil pengamatan dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j dengan ulangan ke-k. μ = Efek nilai tengah berharga konstan, αi = Efek dari faktor P pada taraf ke-i. βj = Efek dari faktor K pada taraf ke-j. (αβ) = Efek interaksi dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j. Σijk = Efek galat dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j dalam ulangan ke-k. Analisa varian (Anava) digunakan untuk mengetahui pengaruh dari komposisi bahan dan komposisi perekat terhadap karakteristik dasar briket yang dihasilkan secara statistik. Dimana untuk nilai F tabel diperoleh dari buku karangan Sudjana. Perhitungan analisa varian dilakukan menggunakan software Microsoft Excel sebagai alat bantu.


Berikut ini akan disajikan tabel matriks penghitungan RAL Tabel.3.1. Tabel Matriks perhitungan RAL K P

P1

P2

K1

K2

K3

K4

y1

y5

y9

y13

y2

y6

y10

y14

y3

y7

y11

y15

y4

y8

y12

y16

X1

X2

X3

X4

y17

y21

y25

y29

y18

y22

y26

y30

y19

y23

y27

y31

y20

y24

y28

y32

X5

X6

X7

X8

N2

Z1

Z2

Z3

Z4

M

N1

Keterangan : y1 s/d y32 = Nilai analisa P = Komposisi bahan K = Komposisi perekat X1 = y1+y2+y3+y4 X2 = y5+y6+y7+y8 X3 = y9+y10+y11+y12 X4 = y13+y14+y15+y16 X5 = y17+y18+y19+y20 X6 = y21+y22+y23+y24 X7 = y25+y26+y27+y28 X8 = y29+y30+y31+y32 Z1 = X1 + X5 Z2 = X2+ X6 Z3 = X3+ X7 Z4 = X4 + X8 N1 = X1+X2+X3+X4 N2 = X5+X6+X7+X8 M = N1+N2


M M

= Z1 + Z2 + Z3 + Z4 = ∑y

Rumus rumus yang digunakan untuk analisa varian (anava) akan disajikan sebagai berikut :

∑y

Ry =

dkPxdkKxn

Σy = y1+...+y32

∑y

2

= y12+...+y322 2

Z1 + Z 2 2 + Z 2 3 + Z 2 4 - Ry Py = dkPxn Ky =

N12 + N 2 2 - Ry dkKxn n

Jpk =

∑ xi

2

- Ry

i =1

Pky = Jab – Py – Ky Ey =

∑y

2

- Ry – Py – Ky – Pky

Notasi-notasi yang digunakan dalam Anava adalah sebagai berikut : DK = Derajat Kebebasan. KT = Kuadrat Tengah JK = Jumlah Kuadrat Berikut ini akan disampaikan tabel matriks penghitungan Anava :


Tabel 3.2. Tabel Matriks Perhitungan Anava Sumber Variasi Rata-rata Perlakuan P

dk 1

Jk Ry

P-1

Py

K

K-1

Ky

PK

PxK

Pky

PxKxn

Ey

Galat

KT Ry dk Py dk Ky dk PKy dk Ey dk

Fhitung

KTP KTG KTK KTG KTPK KTG

Ftabel Nilai Ftabel diambil dari buku Sudjana dengan nilai α = 0.10 dan 0,05

Jumlah


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Uji Pendahuluan

Tahap uji pendahuluan adalah tahap untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi menghasilkan nilai total karbon terikat yang optimum dan dari hasil uji pendahuluan suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya dilakukan. Hasil dari uji pendahuluan adalah sebagai berikut : Tabel. 4.1 Data hasil uji pendahuluan penentuan suhu karbonisasi No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kode Sample

Cangkang (700 oC) Tandan Kosong (700 oC) Cangkang (600 oC) Tandan Kosong (600 oC) Cangkang (500 oC) Tandan Kosong (500 oC) Cangkang (400 oC) Tandan Kosong (400 oC) Cangkang (300 oC) Tandan Kosong (300oC)

Parameter Fix Carbon % 83.38 74.30 88.38 79.27 93.38 81.17 92.92 79.32 85.58 73.35

Metode Analisa

Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri Gravimetri

Berdasarkan Tabel 4.1 di atas hasil pengukuran terhadap suhu karbonisasi 500 oC, cangkang dan tandan kosong menghasilkan persentase nilai total karbon terikat paling tinggi masing-masing 93.38 dan 81.17 %. Jadi suhu optimal dari


karbonisasi adalah 500 oC. Berdasarkan hal ini maka suhu karbonisasi pada tahap II ( tahap karbonisasi ) adalah pada suhu 500 oC. Pada suhu 100 oC dan 200 oC cangkang dan tandan kosong belum menjadi arang. Pada suhu 100oC tankos mulai terbakar (Ignition Point) dan suhu 200 oC cangkang baru mulai terbakar. Pada suhu 600o dan 700oC dapat dilihat nilai total karbon terikatnya menurun hal ini disebabkan banyak cangkang dan tandan kosong yang berubah menjadi abu dibandingkan dengan yang menjadi arang. Cangkang dan tandan kosong berubah menjadi abu disebabkan suhu dan jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh cangkang dan tandan kosong cukup untuk merubah cangkang dan tandan kosong menjadi abu. Pada penelitian ini proses pembakaran dilakukan dengan udara yang dibatasi dengan pertimbangan jika pembakaran dilakukan tanpa udara (pirolisis) maka sosialisasi pembuatan bio arang ini kepada masyarakat akan menjadi lebih sulit.

4.2 Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap Variabel Uji. 4.2.1Pengaruh

Perbandingan

Komposisi

Bahan

dan

Komposisi

Perekat

terhadap Nilai Bakar

Analisa nilai bakar dilakukan untuk mengetahui nilai bakar briket dan pengaruh dari variasi perbandingan komposisi bahan dan perekat terhadap nilai bakar dari briket arang yang dihasilkan. Hasil analisa nilai bakar terhadap perlakuan yang dibuat (variasi komposisi bahan dengan komposisi perekat) selengkapnya dipaparkan pada Tabel 4.2


serta pengaruh perlakuan yang dibuat (variasi komposisi bahan dan komposisi perekat) terhadap nilai bakar dapat dilihat dalam Gambar 4.1. Tabel 4.2. Data Pengamatan Uji Nilai Bakar (Kal/gr) Perlakuan PaKo PaK1 PaK2 PaK3

Nilai Bakar Kal / gr 4806.83 4749.68 4733.95 4700.43

PbKo PbK1 PbK2 PbK3

5220.22 5299.165 5303.07 4976.955

PcKo PcK1 PcK2 PaK3

5106.12 5094.84 5080.095 5000.785


5400

Nilai Bakar (kal/gr)

5300 5200

PbKo

5100

PcKo

PbK1

PbK2

PcK1

PcK2

Pa= 1:10 PcK3 PbK3

5000

Pb=1:20 Pc=1:30

4900 PaKo

4800

PaK1

PaK2

4700

PaK3

4600 0

1

0%

2

3

4

5

Komposisi Perekat (%) 10% 20% 30%

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat

terhadap

Nilai Bakar Dari data pada Tabel 4.2 dan melihat Gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa perbandingan bahan dan konsentrasi perekat berpengaruh terhadap nilai bakar dengan nilai bakar yang tertinggi diperoleh pada perbandingan komposisi bahan cangkang kelapa sawit dan TKS pada 1 : 20 dan komposisi perekat 20 % yaitu sebesar 5303.07 (kal/gr). Dari Gambar 4.1 dapat dilihat pada perbandingan komposisi bahan 1:10 dan 1:30 semakin banyak komposisi perekat maka nilai bakar akan semakin menurun. Hal ini disebabkan tanah liat sebagai perekat merupakan isolator dan mengurangi nilai bakar dari briket yang dihasilkan. Tandan kosong memiliki nilai total karbon yang lebih


rendah bila dibandingkan dengan cangkang kelapa sawit tetapi bila komposisi dari tandan makin banyak maka akan makin meningkatkan nilai bakar. Terdapat suatu fenomena yang menarik pada perbandingan komposisi bahan 1:20 dimana pada perbandingan komposisi tersebut semakin banyak komposisi perekat maka nilai bakar akan meningkat dan mencapai puncak pada perbandingan komposisi perekat 20% dan menurun tajam pada komposisi perekat 30%. Hal ini mungkin disebabkan adanya pengaruh kombinasi antara perekat, tandan kosong dan cangkang kelapa sawit merupakan yang terbaik diantara kombinasi yang lain. Dibawah ini akan disajikan hasil uji statistik terhadap pengaruh perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat terhadap nilai bakar briket yang dihasilkan. Tabel 4.3 Hasil Uji Statistik Nilai Kalor Briket Sumber Variasi

DK

JK

KT

F Hitung

Fα=0.05

Fα=0.10

Rata-rata

1

601443667.36

601443667.36

P

2

867529.20

433764.60

703.28

3.89

2.81

K

3

102912.70

34304.23

55.62

3.49

2.61

PK

6

63791.71

10631.95

17.24

3.00

2.33

Galat

12

7401.26

616.77

Total

24

602485302.24

Perlakuan

Dari Tabel 4.3 untuk sumber variasi perbandingan komposisi bahan terhadap nilai bakar diperoleh F hitung > Ftabel dimana untuk F tabel diambil nilai α = 0.05


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil uji pendahuluan diperoleh bahwa suhu karbonisasi yang optimal adalah pada suhu 500 oC. 2. Dari hasil penelitian diperoleh briket yang memiliki parameter yang optimum adalah briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 1 : 20 dan konsentrasi perekat 20%, dengan parameter sebagai berikut : a. Nilai Bakar : 5303.07 kal/gr b. Total Karbon : 61.41 %. c. Kadar air

: 7.81%

d. Kadar abu

: 9.26 %

e. Kadar COx : 27.64 mg/l f. Uji Mekanik : 6.02 kg/in2. g. Uji Pm10

: 0.0200 mg/m3

3. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata terhadap nilai kalor briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1.


4. Perbandingan komposisi bahan berpengaruh nyata terhadap nilai total karbon briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. Komposisi perekat tidak berpengaruh terhadap nilai total karbon briket dengan nilai Fhitung < Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. 5. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata terhadap nilai kadar air briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. 6. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata terhadap nilai kadar abu briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. 7. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata terhadap nilai kadar COx briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. 8. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata terhadap kekokohan brket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. 9. Pembakaran briket arang pada tungku pembakaran menghasilkan emisi yang tidak melewati ambang batas baku mutu emisi tungku batu bara.


5.2 Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan campuran komposisi yang lebih kompleks seperti dengan menggunakan campuran pelepah, janjang, cangkang serta sampah organik ( termasuk kotoran hewan ) serta digunakan bahan perekat lain diluar tanah liat dan tepung kanji seperti menggunakan black liquor, campuran semen, endapan pada oil catcher crude destilation unit dan campuran putih telur dengan kulit telur. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai perancangan kiln yang lebih efisien diluar furnace yang tidak menggunakan tenaga listrik dan BBM tetapi menggunakan energi alternatif yang banyak disekitar kita serta perancangan tungku masak yang efisien dan praktis sehingga penggunaan briket arang dapat cepat disosialisasikan kepada masyarakat.


DAFTAR PUSTAKA

Ahsonul Anam & Taufik Sastrawinata, 1994. Pengujian Briket Batu Bara Sarang Tawon. Laporan Penelitian UPT-LSDE BPP Teknolog Serpong Ambar Astuti. 1997. Pengetahuan Keramik. Yogyakarta : Gajah Mada University Press Anonim. 2003. Statistik Kelapa Sawit 1997 – 2003. Jakarta : Badan Pusat Statistik Republik Indonesia Anonim. 2005. Clays. http://en.wikipedia.org /org/Clays (2 Nopember 2005) Anonim. 2005. Pemanfaatan Limbah Tanaman Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Pulp dan Kertas. www.balitbangsumut.go.id ( 2 Nopember 2005) Anonim. 2005. Tanah Liat. www.avobe.com /ms/wikipedia/t/ta/tanah_liat.html 2 Nopember 2005 )

(

Anonim. 2002. Himpunan Peraturan Perundang-undangan di Bidang Pengelolaan Lingkungan Hidup dan Pengendalian Dampak Lingkungan Era Otonomi Daerah. Jakarta : Kementerian Lingkungan Hidup Anonim, 1995, Ensiklopedi Nasional Indonesia, Jil.2. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional. Darnoko dan Putboyo Guritno. 1995. Pembuatan Briket Arang dari Limbah Padat Kelapa Sawit. Laporan Kegiatan Penelitian PPKS 1994/1995 Debby Shintya Dewi. 2005. Uji Karakteristik Dasar Bio-Briket dari Campuran Ilalang dan Cangkang Sawit sebagai bahan bakar Alternatif. Laporan akhir skripsi jurusan Teknik kimia Unsyiah 2005 David, RW. 1986. Mechanical behaviour of ceramics. Cambridge : Cambridge University Press Edwi Mahajoeno dan Isroi. 2005. Energi Alternatif Pengganti BBM : Potensi Limbah Biomassa Sawit sebagai Sumber Energi Terbarukan. www.ipard.com/art_perkebunan/apr11-05-isr+dw.asp ( 22 Nopember 2005)


Eka Nuryanto. 2000. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Sumber Bahan Kimia. Warta PPKS 2000, Vol,8(3) : 137-144 Meilita

Tryana Sembiring dan Tuti Sarma Sinaga. 2003. (Pengenalan dan Proses Pembuatannya ). USU digital Library

Arang

Aktif

Ismu Uti Adan. 1998. Membuat Briket Bio Arang. Yokyakarta : Kanisius Johannes, H . 1991. Menghemat kayu bakar dan arang kayu untuk memasak di Pedesaan dengan Briket Bio arang. Laporan Karya Ilmiah Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada. Yokyakarta. 1991 Philip Kristanto. 2002. Ekologi Industri. Yokyakarta : Penerbit Andi Santi Purwaningsih et al. 2000. Pemanfaatan arang aktif cangkang kelapa sawit sebagai adsorben pada limbah cair kayu lapis. Laporan Penelitian Tahunan Fakultas Kehutanan Universitas Mulawarman. Samarinda. 2000 Sudjana. 1994. Desain dan Analisis Eksperimen. Bandung : Tarsito Sukarrumidi. 2006. Batu Bara dan Pemanfaatannya.Yokayakarta : Gajah Mada University Press Widarto,L & Suryanta. 1995. Membuat Bioarang dari Kotoran Lembu. Yokyakarta : Kanisius


PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BRIKET ARANG

Recommend Documents