TUGAS AKHIR – SB141510
VARIASI KONSENTRASI BAHAN, MOLASE, DAN TEKANAN PADA PEMBUATAN BRIKET TEMPURUNG KELAPA DAN SEKAM PADI
ANISAH SALJI 1512100063
Dosen Pembimbing Ir. Sri Nurhatika, M.P
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017
i
FINAL PROJECT – SB141510
VARIATION OF MATERIAL CONCENTRATION, MOLASSES, AND PRESSURE ON BRIQUETTING COCONUT AND RICE HUSK
ANISAH SALJI 1512100063
Supervisor Ir. Sri Nurhatika, M.P
BIOLOGY DEPARTMENT FACULTY OF MATHEMATICS AND SCIENCES INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017
ii
VARIASI KONSENTRASI BAHAN, MOLASE DAN TEKANAN PADA PEMBUATAN BRIKET TEMPURUNG KELAPA DAN SEKAM PADI. Nama Mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing
: Anisah Salji : 1512 100 063 : Biologi : Ir. Sri Nurhatika, M.P
Abstrak Kebutuhan dan konsumsi energi diseluruh dunia semakin hari semakin meningkat, sementara ketersediaan minyak dan gas bumi khususnya di Indonesia semakin menipis, maka dari itu untuk mengantisipasi kenaikan harga bahan bakar minyak, diperlukan bahan bakar alternatif baru yang murah dan ramah lingkungkan. Salah satu bahan bakar alternatif yang dapat digunakan adalah briket. Briket merupakan bahan bakar alternatif berkualitas yang terdiri dari agregat-agregat arang dari bahan biomassa. Biomassa yang digunakan adalah arang tempurung kelapa dan sekam padi dengan komposisi yang bervariasi yaitu 75:25, 50:50. Perekat yang digunakan adalah tetes tebu dengan kadar bervariasi yaitu 80, 60, 20% dari jumlah bahan baku. Dalam pembuatan briket ini diberi tekanan pengepressan yang berbeda-beda yaitu 20 kg/m2, dan 25 kg/m2. Parameter yang diamati yaitu pengaruh kombinasi antara konsentrasi bahan baku, variasi perekat dan variasi tekanan terhadap lama waktu nyala briket sebagai uji nilai kalor, lama pembakaran, kadar abu, dan kadar air. Data yang diperoleh akan dianalisa kadar air, kadar abu serta uji lama pembakaran dan nilai kalor. Hasil dalam penelitian ini adalah Briket yang baik iv
berdasarkan kadar abu, laju pembakaran dan nilai kalor adalah briket yang memiliki perbandingan konsentrasi bahan tempurung kelapa : sekam padi sebesar 75 : 25, dengan konsentrasi perekat yang baik berdasarkan uji kadar abu dan nilai kalor yaitu 20%, dan diberi tekanan sebesar 25 kg/m2. Sedangkan briket yang baik berdasarkan uji kadar air memiliki perbandingan konsentrasi bahan 50 : 50 dengan perekat 80%. Kata kunci : Briket, Kadar Abu, Kadar air, Konsentrasi, Laju Pembakaran, Nilai Kalor, Sekam Padi, Split plot, Tekanan, Tempurung Kelapa.
v
VARIATION OF MATERIAL CONCENTRATION, MOLASSES, AND PRESSURE ON BRIQUETTING COCONUT AND RICE HUSK Name Student NRP Department Supervisor
: Anisah Salji : 1512 100 063 : Biologi : Ir. Sri Nurhatika, M.P
Abstract Energy needs and consumption around the world are constantly increasing, while the availability of oil and gas especially in Indonesia is constantly decreasing. It cause rising fuel prices. Therefore to anticipate it, alternative fuel is required since it is cheaper and enviromental friendly. One of the alternative fuel used frequently are briquettes. Briquette is qualified alternative fuel composed of charcoal aggregates from coconuts shell and rice husks. The aim of this research is knowing the effect of materials and binder concentration and pressure on coconut shell and rice husk briquetting with molasses as a binder, with parameters that is moisture content, ash content, burningg rate, and calor value. Biomass material ratio variations were 75:25 and 50:50. Whereas, molasses concentration variations were 80%, 60%, and 20%. The manufacture of briquette was pressurized with pressure variation that was 20 kg/m2 and 25 kg/m2. Measured parameters were moisture content, ash content, burning rate, and calor value. Results showed that the best briquette depend by ash content, burning rate, calor value is biomass material ratio variations were 75:25, with 20% molasses concentration and pressure of 25 kg/m2. While depend by moisture content, the best briquette is biomass material ratio variations were 50 : 50, with 80% molasses concentration.
vi.
Keywords : Briquette, K moisture content, ash content, burning rate, calor value, coconut shell, rice husk, and pressure.
vii.
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, Puji syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “VARIASI KONSENTRASI , PEREKAT DAN TEKANAN TERHADAP BRIKET TEMPURUNG KELAPA DAN SEKAM PADI”. Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Tekologi Sepuluh Nopember Surabaya. Penulisan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan berbagai pihak. Saya mengucapkan terima kasih kepada Ir. Sri Nurhatika, M.P selaku dosen pembimbing, dan Dr.rer.nat.Ir. Maya Shovitri, M.Si beserta Triono Bagus Saputro, S.Si, M.Biotech selaku dosen penguji. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada M. Djuadi dan Koesbandiyah Zoeroch, yang merupakan kedua orang tua saya yang senantiasa mendukung, membimbing dan mendoakan yang terbaik dalam penulisan Tugas Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Titi Rindi, Via Rinjani, May, Niki, Tria, Indah, Lisma yang selalu memberikan dukungan dan motivasi serta teman-teman angkatan 2012 dan seluruh pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua pihak dan dapat digunakan sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya. Surabaya, Januari 2017
Anisah Salji
viii
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL......................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .............................................................. iii ABSTRAK ........................................................................................ iv ABSTRACT ...................................................................................... vi KATA PENGANTAR ...................................................................... viii DAFTAR ISI ..................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................ xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 1.3 Batasan Masalah ......................................................................... 1.4 Tujuan ......................................................................................... 1.5 Manfaat .......................................................................................
1 3 3 4 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biomassa ..................................................................................... 2.2 Briket........................................................................................... 2.3 Tempurung Kelapa ...................................................................... 2.4 Sekam Padi.................................................................................. 2.5 Perekat Briket .............................................................................. 2.6 Kompor Briket ............................................................................
5 6 11 14 17 21
BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................... 3.2 Alat dan Bahan ............................................................................ 3.3 Cara Kerja ................................................................................... 3.4 Uji Briket .................................................................................... 3.5 Tabel Pengamatan .......................................................................
27 27 27 28 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kadar Air .................................................................................... 4.2 Kadar Abu ................................................................................... 4.3 Lama Pembakaran ....................................................................... 4.4 Nilai Kalor ..................................................................................
33 34 37 39
ix
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................................................. 41 5.2 Saran ........................................................................................... 41 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... 43 LAMPIRAN ...................................................................................... 49
x
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Potensi Biomassa .............................................................. 6 Tabel 2.2 Komponen Kelapa............................................................. 13 Tabel 2.3 Komponen Sekam Padi ..................................................... 15 Tabel 2.4 Mutu Arang Sekam Padi ................................................... 17 Tabel 2.5 Komponen Molase ............................................................ 21 Tabel 2.6 Uji Nyala ........................................................................... 25 Tabel 3.1 Tabel Pengamatan Kadar Air ............................................ 30 Tabel 3.2 Tabel Pengamatan Kadar Abu .......................................... 31 Tabel 3.3 Tabel Pengamatan Laju Pembakaran ................................ 31 Tabel 3.4 Tabel Pengamatan Nilai Kalor .......................................... 32 Tabel 4.1 Hasil Kadar Air ................................................................. 33 Tabel 4.2 Hasil Kadar Abu................................................................ 35 Tabel 4.3 Hasil Laju Pembakaran ..................................................... 38 Tabel 4.4 Hasil Nilai Kalor ............................................................... 39
xi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Briket ............................................................................. 7 Gambar 2.2 Buah Kelapa .................................................................. 12 Gambar 2.3 Sekam Padi .................................................................... 15 Gambar 2.4 Molase ........................................................................... 20 Gambar 2.5 Kompor Briket............................................................... 23
xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kerusakan lingkungan di dunia sudah semakin parah. Kehidupan masyarakat yang ditandai dengan semakin canggihnya teknologi dan kehidupan yang serba praktis membawa dampak negative bagi kehidupan sehari – hari, segala aktivitas selalu didukung oleh kemajuan jaman yang membuat manusia bergantung pada kenyamanan itu sendiri. Penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi yang terlampau luas telah menyebabkan perubahan iklim global, pencemaran lingkungan, dan berbagai masalah lainnya (Chen et al., 2011). Minyak bumi merupakan bahan bakar dari fosil yang tidak dapat diperbarui. Jumlah deposit minyak bumi yang terbatas, dapat dipastikan cadangannya akan habis dalam waktu dekat. Indonesia sebagai negara penghasil minyak bumi, telah lama menggantungkan diri pada migas sedangkan diperkirakan cadangan minyak nasional hanya sampai 18 tahun lagi, sementara konsumsi dalam negeri terus meningkat (Syahruddin, 2013). Minyak tanah merupakan produk turunan minyak bumi yang saat ini sangat langka. Kelangkaan tersebut menimbulkan banyak masalah diberbagai bidang. Solusi menggunakan gas elpigi sebagai pengganti minyak tanah masih memiliki efek negatif terutama dari segi keamanan. Penggunaan briket menjadi solusi yang tepat guna mengatasi kelangkaan minyak tanah dan gas elpiji (Palungkun, 2003). Briket merupakan bahan bakar alternatif yang menyerupai arang dan memiliki kerapatan yang lebih tinggi. Sebagai salah satu bentuk bahan bakar baru, briket merupakan bahan yang sederhana, baik dalam proses pembuatan ataupun dari segi bahan baku yang digunakan, sehingga bahan bakar briket memiliki potensi yang cukup besar untuk dikembangkan. Pembuatan briket telah banyak dilakukan dengan menggunakan bahan yang berbasis biomassa, seperti briket biomassa tempurung biji jarak
1
2 (Sudradjat et al., 2006), briket serbuk gergajian kayu (Triono, 2006; Wijayanti, 2009; Hendra, 2000). Briket dapat diproduksi dari berbagai bahan baku biomassa yang memiliki kemelimpahan tinggi di Indonesia. Biomassa yang dapat digunakan untuk pembuatan briket adalah biomassa yang memiliki nilai kalor yang tinggi. Biomassa yang digunakan untuk pembuatan briket ini adalah tempurung kelapa dan sekam padi. Tempurung kelapa memiiki kadar kalor yang cukup tinggi yaitu 6500 – 7600 Kkal/kg. Selain memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, tempurung kelapa juga cukup baik untuk bahan arang aktif. Sekam padi juga memiliki nilai kalor yang cukup tinggi yaitu 3300 k.kal/kg (Triono, 2006). Pembuatan briket biomassa umumnya memerlukan penambahan bahan perekat untuk meningkatkan sifat fisik dari briket. Adanya penambahan perekat yang sesuai pada pembuatan briket akan meningkatkan nilai kalor briket tersebut. Perekat yang digunakan untuk pembuatan briket ini adalah perekat molases yang berasal dari tetes tebu. Kandungan yang terdapat pada tetes tebu memiliki daya pengikat yang relatif cukup tinggi untuk mengikat antar agregat (Kurniawan, 2009). Tetes tebu atau dalam bahasa ilmiahnya adalah molasses adalah produk sisa pada proses pembuatan gula. Molasses diperoleh dari hasil pemisahan sirup low grade dimana gula dalam sirup tersebut tidak dapat dikristalkan lagi karena mengandung pecahan sukrosa yaitu glukosa dan fruktosa. Pada sebuah pemprosesan gula, tetes tebu dihasilkan sekitar 5% hingga 6% untuk setiap gilingnya. Walaupun dalam tetes masih mengandung gula, namun tetes sangat tidak baik dikonsumsi karena mengandung kotoran kotoran bukan gula sehingga tidak baik untuk kesehatan. Oleh karena itu molase dari tetes tebu biasanya digunakan sebagai perekat briket dan aspal jalan (Wardani, 2014). Briket merupakan bahan bakar pengganti minyak tanah yang sangat mudah dibuat dan tidak membutuhkan biaya yang banyak. Tempurung Kelapa diambil pada tempat pembuangan limbah di pasar tradisional terdekat. Sekam padi juga diambil pada tempat
3 pembuangan limbah pabrik penggilingan padi. Briket bisa dibuat dengan cara handmade. Briket mempunyai keunggulan yang lebih dibanding bahan bakar yang lain jika dilihat dari proses pembuatan, biaya yang dibutuhkan, dan dari segi waktu pembuatan. Penilitian ini dilakukan untuk memperkirakan briket yang baik dan terbuat dari komposisi yang tepat. Data penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa briket dari tempurung kelapa menggunakan perekat molases menghasilkan nilai kalor hingga 6089,923kal/g. Berdasarkan penelitian tersebut, menunjukkan bahwa briket berbahan dasar tempurung kelapa dan sekam padi merupakan briket yang menghasilkan efektifitas yang tinggi dalam pengguanaannya sebagai pengganti bahan bakar minyak (Budi, 2011). Oleh sebab itu pada penelitian ini dilakukan pembuatan briket menggunakan campuran tempurung kelapa dan sekam padi dengan perekat molase. Kemudian diuji beberapa karakteristiknya yaitu meliputi nilai kalor (heating value), kadar abu (ash content), kadar air (water content), dan Laju Pembakaan dari biobriket berbahan baku campuran arang sekam padi dan arang tempurung kelapa dengan zat perekat tetes tebu atau molase. Pada Proses pengujian nilai kalor dan lama pembakaran menggunakan briket. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagimana pengaruh variasi tekanan, variasi konsentrasi perekat, variasi konsentrasi bahan dasar pada pembuatan briket campuran arang tempurung kelapa dan sekam padi menggunakan perekat molase terhadap kadar abu, kadar air dan nilai kalor serta laju pembakaran briket? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dari penelitian ini sebagai berikut: 1. Batok kelapa dan sekam padi yang diperoleh dijemur terlebih dahulu agar tidak lembab dan mudah dalam proses karbonisasi.
4 2. Perekat briket menggunakan molase atau tetes tebu yang asli dan diperoleh dari limbah pabrik pembuatan gula. 3. Penelitian ini dilakukan selama 5 minggu pembuatan briket dan 7 minggu pengujian kadar air, kadar abu, lama pembakaran dan nilai kalor . 1.4 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi tekanan, variasi konsentrasi perekat dan konsentrasi bahan baku pada pembuatan briket tempurung kelapa dan sekam padi dengan perekat molase terhadap kadar air, kadar abu, nilai kalor dan laju pembakaran briket. 1.5 Manfaat Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini yaitu : 1) Memperoleh informasi tentang pembuatan briket dari campuran bahan arang tempurung kelapa dan arang sekam padi dengan menggunakan perekat molase. 2) Mengetahui kadar bahan, kadar perekat, dan tekanan yang tepat untuk menghasilkan briket yang efektif. 3) Meningkatkan nilai tambah dari limbah tempurung kelapa, sekam padi dan tetes tebus menjadi briket dapat dimanfaatkan sebagai salah satu bahan bakar alternatif. 4) Membantu menyelesaikan masalah ketergantungan bahan bakar dari minyak bumi yang ketersediaannya di alam semakin berkurang.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biomassa Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan rumput, limbah pertanian, limbah hutan, dan limbah ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan, dan sebagainya. Biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Biomassa yang sering digunakan untuk bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya (Pari dan Hartoyo, 1983). Sedangkan menurut Silalahi (2000), biomassa adalah campuran material organik yang kompleks, biasanya terdiri dari karbohidrat, lemak protein dan mineral lain yang jumlahnya sedikit seperti sodium, fosfor, kalsium dan besi. Komponen utama tanaman biomassa adalah karbohidrat (berat kering ± 75%), lignin (± 25%) dimana dalam beberapa tanaman komposisinya bisa berbeda-beda. Energi biomassa dapat menjadi sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu, dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat diperbaharui, relatif tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara dan juga dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya hutan dan pertanian (Widardo dan Suryanta, 1995). Potensi biomassa di Indonesia cukup tinggi. Dengan hutan tropis Indonesia yang sangat luas, setiap tahun diperkirakan terdapat limbah kayu sebanyak 25 juta ton yang terbuang dan belum dimanfaatkan. Jumlah energi yang terkandung dalam kayu itu besar, yaitu 100 milyar kkal setahun. Demikian juga sekam padi, tongkol jagung, dan tempurung kelapa yang merupakan limbah pertanian dan perkebunan yang memiliki potensi yang
5
6 besar sekali (Dewi dan Siagian, 1992). Berikut merupakan tabel potensi biomassa di Indonesia. Tabel 2.1 Potensi Energi Biomassa Sumber Energi Produksi 10 juta ton/tahun Kayu Sekam Padi Tongkol Jagung Tempurung Kelapa Potensi total
25.00 7.55 1.52 1.25 35.32
Energi 10 milyar kkal/tahun 100.0 27.0 6.8 5.1
138.9 (Dewi dan Siagian, 1992).
Potensi dari sekam padi dan tempurung kelapa sangatlah melimpah di Indonesia. Oleh karena itu penelitian briket ini menggunakan biomassa berupa sekam padi dan tempurung kelapa 2.2 Briket Briket merupakan bahan bakar padat yang terbuat dari limbah organik, limbah pabrik maupun dari limbah perkotaan. Bahan bakar padat ini merupakan bahan bakar alternatif atau merupakan pengganti bahan bakar minyak yang paling murah dan dimungkinkan untuk dikembangkan secara masal dalam waktu yang relatif singkat mengingat teknologi dan peralatan yang digunakan relatif sederhana (Widarti, Ir. Suwono, & Ridho Hantoro, 2010). Briket memiliki karakteristik secara umum yaitu tidak lembab, bewarna hitam, tidak berjamur, mempunyai berbagai macam bentuk yaitu : bulat, sarang tawon, pipa kecil, dan cekung. Ketika dinyalakan, briket tidak mengeluarkan asap dan api berwarna kebiruan serta tidak berbau (Nugrahaeni, 2008). Briket adalah bahan bakar padat yang dapat diperbaharui yang dibuat dari campuran biomassa. Limbah tersebut dibuat dari
7 biomassa yang dimampatkan sehingga dibutuhkan perekat didalamnya. Karakteristik briket yang baik adalah briket yang permukaannya halus dan tidak meninggalkan bekas hitam di tangan. Selain itu, sebagai bahan bakar, briket juga harus memenuhi kriteria sebagai berikut mudah dinyalakan, tidak mengeluarkan asap, emisi gas hasil pembakaran tidak mengandung racun, kedap air dan hasil pembakaran tidak berjamur bila disimpan pada waktu lama, menunjukkan upaya laju pembakaran (waktu, laju pembakaran, dan suhu pembakaran) yang baik (Miskah, 2014). Kelebihan penggunaan biobriket limbah biomassa antara lain: biaya bahan bakar lebih murah, tungku dapat digunakan untuk berbagai jenis briket, lebih ramah lingkungan (green energy), merupakan sumber energi terbarukan (renewable energy), membantu mengatasi masalah limbah dan menekan biaya pengelolaan limbah (Nugrahaeni, 2008).
Gambar 2.1 Briket (Miskah, 2014). Sumber bahan baku biobriket dari bahan hayati adalah kulit kopi, ampas tebu dan kayu serta tongkol jagung. Butiran halus bioarang dari hasil karbonisasi bahan hayati membutuhkan perekat sehingga biobriket tidak mudah hancur. Jenis perekat berpengaruh terhadap kadar air, kadar abu dan nilai kalor. Kadar air semakin rendah jika jumlah bioarang semakin banyak (Karim, 2014).
8 2.2.1 Pembuatan briket Pembuatan briket terdiri dari beberapa tahap utama, yaitu: sortasi bahan, pencampuran serbuk dan perekat, pengempaan serta pengeringan. Sortasi bahan didahului dengan penghancuran bentuk serat menjadi struktur serasah (cacahan). Alat yang digunakan untuk membuat struktur serat menjadi bentuk cacahan antara lain hammer mill, cutting mill, ataupun slicer. Pengecilan ukuran adalah suatu bentuk proses penghancuran dari pemotongan bentuk padatan menjadi bentuk yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Terdapat empat cara yang diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran, yaitu (1) kompresi, pengecilan ukuran dengan tekstur yang keras (2) impact atau pukulan, digunakan untuk bahan padatan dengan tekstur kasar (3) attrition, digunakan untuk menghasilkan produk dengan tekstur halus dan (4) cutting, digunakan untuk menghasilkan produk dengan ukuran dan bentuk, tekstur tertentu (Kurniati, 2009). Bahan baku untuk membuat briket harus cukup halus untuk dapat membentuk briket yang baik. Ukuran partikel yang terlalu besar akan sukar pada waktu melakukan perekatan sehingga mengurangi keteguhan tekan dari briket yang dihasilkan. Perbedaan ukuran serbuk mempengaruhi keteguhan tekan dan kerapatan briket yang dihasilkan (Ndraha, 2010). Tujuan pencampuran serbuk dengan perekat adalah untuk memberikan lapisan tipis dari perekat pada permukaan partikel arang. Tahap ini merupakan tahapan penting dan menentukan mutu briket yang dihasilkan. Campuran yang dibuat tergantung pada ukuran serbuk, macam perekat, jumlah perekat dan tekanan pengempaan yang dilakukan. Proses perekatan yang baik ditentukan dari hasil pencampuran bahan perekat yang dipengaruhi oleh bekerjanya alat pengaduk (mixer), komposisi bahan perekat yang tepat dan ukuran pencampurannya (Wardani, 2014). Pengempaan dilakukan untuk menciptakan kontak antara permukaan bahan yang direkat dengan bahan perekat. Setelah
9 perekat dicampurkan dan tekanan mulai diberikan maka perekat yang masih dalam keadaan cair akan mulai mengalir ke segala arah permukaan bahan. Pada saat bersamaan dengan terjadinya aliran, perekat juga mengalami perpindahan dari permukaan yang diberi perekat ke permukaan yang belum terkena perekat. Perbedaan tekanan berpengaruh terhadap keteguhan tekan dan kerapatan arang briket. Pada umumnya, semakin tinggi tekanan yang diberikan maka akan cenderung memberikan hasil arang briket dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi. Tujuan dari pengeringan adalah untuk mengurangi kadar air dalam briket agar sesuai dengan ketentuan kadar briket yang berlaku. Suhu pengeringan yang umum dilakukan adalah 60°C selama 24 jam (Nugrahaeni, 2008). 2.2.2 Kriteria bahan bakar Kriteria sederhana suatu bahan dapat menjadi bahan bakar adalah: 1) memiliki nilai kalor tinggi yang mencukupi standar, 2) Jumlah ketersediaan bahannya yang cukup, 3) mudah terbakar, 4) nyaman dalam penggunaan. (Nugrahaeni, 2008). Arang yang baik untuk bahan bakar adalah sebagai berikut: 1) warna hitam dengan nyala kebiru-biruan, 2) mengkilap pada pecahannya, 3) tidak mengotori tangan, 4) Terbakar tanpa berasap, tidak memercik dan tidak berbau, 5) dapat menyala terus tanpa dikipas, 6) berdenting seperti logam (Nugrahaeni, 2008). Bahan bakar padat memiliki spesifikasi dasar antara lain sebagai berikut: 1. Nilai kalor (Heating value/caloric value) Nilai kalor bahan bakar padar terdiri dari GHV (gross heating value/nilai kalor atas) dan NHV (net heating value/nilai kalor bawah). Nilai kalor bahan bakar adalah jumlah panas yang dihasilkan atau ditimbulkan oleh suatu gram bahan bakar tersebut dengan meningkakan temperatur 1 gr air dari 3,5°C-4,5°C, dengan satuan kalori. Makin tinggi berat jenis bahan bakar, makin rendah nilai kalor yang diperolehnya. Adapun alat yang
10 digunakan untuk mengukur kalor disebut kalorimeter bom (Bomb Calorimeter). 2. Kadar Air (Moisture) Kandungan air dalam bahan bakar, air yang terkandung dalam kayu atau produk kayu dinyatakan sebagai kadar air. 3. Kadar Abu (Ash content) Abu atau yang disebut dengan bahan mineral yang terkandung dalam bahan bakar padat yang merupakan bahan yang tidak dapat terbakar setelah proses pembakaran. Abu adalah bahna yang tesisa apabila bahan bakar padat dipanaskan hingga berat konstan. 4. Volatile matter (Zat-zat yang mudah menguap) Volatile matter (zat-zat yang mudah menguap) merupakan salah satu karakteristik yang terkandung dari suatu biobriket. Semakin banyak kandungan volatile matter pada biobriket, maka semakin mudah biobriket untuk terbakar dan menyala, sehingga laju pembakaran semakin cepat. 5. Fixed Carbon (FC) Kandungan fixed carbon, yaitu komponen yang bila terbakar tidak membentuk gas yaitu KT (karbon tetap) atau disebut FC (fixed carbon), atau bisa juga disebut kandungan karbon tetap yang terdapat pada bahan bakar padat yang berupa arang (Sutiyono, 2002). 2.2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran bahan bakar Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran bahan bakar padat yaitu : 1.Ukuran partikel Salah satu faktor yang mempengaruhi pada proses pembakaran bahan bakar padat adalah ukuran partikel bahan bakar padat yang kecil. Dengan partikel yang lebih kecil ukurannya, maka suatu bahan bakar padat akan lebih cepat terbakar.
11 2. Kecepatan aliran udara Laju pembakaran biobriket akan naik dengan adanya kenaikan kecepatan aliran udara dan kenaikan temperatur. 3. Jenis bahan bakar Jenis bahan bakar akan menentukan karakteristik bahan bakar. Karakteristik tersebut antara lain kandungan volatile matter (zat-zat yang mudah menguap) dan kandungan moisture (kadar air). Semakin banyak kandungan volatile matter pada suatu bahan bakar padat maka akan semakin mudah bahan bakar padat tersebut untuk terbakar dan menyala. 4. Temperatur udara pembakaran Kenaikan temperatur udara pembakaran menyebabkan semakin pendeknya waktu pembakaran. 5. Karakteristik bahan bakar Karakteristik bahan bakar padat yang terdiri dari kadar karbon, kadar air (moisture), zat-zat yang mudah menguap (volatile matter), kadar abu (ash), nilai kalori (Widarti, Ir. Suwono, & Ridho Hantoro, 2010). 2.3 Tempurung Kelapa Tempurung Kelapa berasal dari buah Kelapa (Cocos nucifera) merupakan salah satu anggota tanaman palma yang paling dikenal dan banyak tersebar di daerah tropis. Tinggi pohon kelapa dapat mencapai 10 - 14 meter lebih, daunnya berpelepah dengan panjang dapat mencapai 3 - 4 meter lebih dengan siripsirip lidi yang menopang tiap helaian. Tunaman ini dimanfaatkan hampir semua bagiannya oleh manusia sehingga dianggap sebagai tumbuhan serbaguna, terutama bagi masyarakat pesisir. Tanaman ini diperkirakan berasal dari pesisir Samudera Hindia di sisi Asia, namun kini telah menyebar luas di seluruh pantai tropika dunia. Kelapa merupakan tanaman tropis yang telah lama dikenal masyarakat Indonesia termasuk daerah Gorontalo. Hal ini terlihat dari penyebaran tanaman kelapa dihampir seluruh wilayah Nusantara, yaitu di Sumatera dengan areal 1,20 juta ha (32,90%), Jawa 0,903 juta ha (24,30%), Sulawesi 0,716 juta ha (19,30%),
12 Bali, NTB, dan NTT 0,305 juta ha (8,20%), Maluku dan Papua 0,289 juta ha (7,80%). Kelapa merupakan tanaman perkebunan dengan areal terluas di Indonesia, lebih luas dibanding karet dan kelapa sawit. Menempati urutan teratas untuk tanaman budidaya setelah padi. Kelapa menempati areal seluas 3,70 juta ha atau 26% dari 14,20 juta ha total areal perkebunan (Ardiawan, 2011). Kelapa termasuk golongan kayu keras, yang secara kimiawi memiliki komposisi kimia hampir serupa dengan kayu yaitu tersusun atas lignin, cellulose dan hemicelluloses. Dengan komposisi yang berbeda-beda selulosa (C6H10O5)n 33,61 %, Hemiselulosa (C5H8O4)n 19,27 % dan lignin [(C9H10O3)(CH3O)n] 36,51 % (Tirono dan Ali, 2011).
Gambar 2.2 Buah Kelapa (Cocos nucifera) (Tirono & Ali, 2011). Dalam taksonomi tumbuh-tumbuhan, tanaman kelapa dimasukkan ke dalam klasifikasi sebagai berikut : Kingdom : Plantae (Tumbuh-tumbuhan) Divisio : Spermatophyta (Tumbuhan berbiji) Sub-divisio : Angiospermae (Berbiji tertutup) Kelas : Monocotyledonae (Biji berkeping satu ) Ordo : Palmales Familia : Palmae Genus : Cocos Spesies : Cocos nucifera L (Tirono dan Ali, 2011).
13
Tempurung kelapa adalah salah satu bagian dari kelapa setelah sabut kelapa yang memiliki nilai ekonomis tinggi yang dapat dijadikan sebagai basis usaha. Tempurung kelapa ini merupakan lapisan yang keras dengan ketebalan 3-5 mm. Tempurung kelapa yang memiliki kualitas yang baik yaitu tempurung kelapa yang tua dan kering yang ditunjukkan dengan warna yang gelap kecoklatan. Tempurung kelapa termasuk golongan kayu keras dengan kadar air sekitar enam sampai sembilan persen (dihitung berdasar berat kering) yang tersusun dari lignin, selulosa dan hemiselulosa (Tirono dan Ali, 2011). Data komposisi kimia tempurung kelapa dapat kita lihat pada tabel 2.2. Tabel 2.2 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa Komponen Prosentase Selulosa
26,6%
Hemiselulosa
27,7%
Lignin
29,4%
Abu
0,6%
Komponen Ekstraktif
4,2%
Uronat Anhidrat
3,5%
Nitrogen
0,1%
Air
8,0% (Suhardiyono, 1988).
Tempurung kelapa memiliki komposisi kimia mirip dengan kayu, mengandung lignin, pentosa, dan selulosa. Tempurung kelapa dalam penggunaan biasanya digunakan sebagai bahan pokok pembuatan arang dan arang aktif. Hal tersebut dikarenakan tempurung kelapa merupakan bahan yang
14 dapat menghasilkan nilai kalor sekitar 6500 – 7600 Kkal/kg. Selain memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, tempurung kelapa juga cukup baik untuk bahan arang aktif (Triono, 2006). Pada dasarnya limbah tempurung kelapa sangat melimpah dan dalam pemanfaatannya belum begitu optimal. Biasanya pemanfaatan limbah tempurung kelapa digunakan sebagai bahan bakar sekali pakai. Oleh karena itu limbah tempurung kelapa ini akan dijadikan sesuatu yang lebih bermanfaat yaitu sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan termasuk briket (Sulistyanto, 2006). 2.4 Sekam Padi Sekam padi adalah kulit terluar dari gabah yang banyak terdapat di penggilingan padi. Sekam padi sendiri merupakan lapisan keras yang membungkus kariopsis butih gabah yang terdiri dari dua belahan yaitu lemma dan pelea yang saling bertautan (Tim Cahaya, 2008). Dari proses penggilingan padi, biasanya diperoleh sekam 20 – 30%, dedak 8 – 12 %, dan beras giling 50 – 63,5% dari bobot awal gabah (Siregar, 1981). Sekam mengandung beberapa unsur kimia penting (Tabel 2.3) yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan antara lain : 1) Sebagai bahan baku pada industri kimia terutama kandungan zat kimia furfural. 2) Sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika, yaitu sebagai campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, papan sekam, dan campuran pada industri bata merah. 3) Sebagai sumber energi panas untuk berbagai keperluan. Kadar selulosa yang cukup tinggi pada sekam dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil (Warta Pengembangan dan Penelitian Pertanian, 2003).
15
Gambar 2.3 Sekam Padi (Siregar, 1981). Sekam padi sering diartikan sebagai bahan buangan atau limbah penggilingan padi, keberadaannya cendrung meningkat yang mengalami proses penghancuran secara alami dan lambat, sehingga dapat mengganggu lingkungan juga kesehatan manusia. Sekam memiliki kerapatan jenis bulk density 125 kg/m3, dengan nilai kalori 1 kg sekam padi sebesar 3300 k.kalori dan ditinjau dari komposisi kimiawi, sekam mengandung karbon (zat arang) 1,33%, hydrogen 1,54%, oksigen 33,645, dan Silika (SiO2) 16,98%, artinya sekam dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimia dan sebagai sumber energi panas untuk keperluan manusia. Kadar selulosa sekam yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil, untuk memudahkan diversifikasi penggunaannya. Berikut merupakan table 2.3 komposisi kimia pada sekam padi. Tabel 2.3 Komposisi Kimia Sekam Padi Komponen Prosentase Karbohidrat Dasar
33,37%
Abu
17,17%
Serat Kasar
35,68%
Lemak
1,18%
Protein Kasar
3,03%
Air
9,02% ( Soeharno,1979).
16 Sekam padi berasal dari limbah penggilingan padi. Tumbuhan padi (Oryza sativa L) termasuk golongan tumbuhan Gramineae, yang mana ditandai dengan batang yang tersusun dari beberapa ruas. Tumbuhan padi bersifat merumpun, artinya tanaman tanamannya anak beranak. Bibit yang hanya sebatang saja ditanamkan dalam waktu yang sangat dekat, dimana terdapat 20-30 atau lebih anakan/tunas tunas baru (Siregar, 1981). Padi merupakan bahan makanan pokok sehari hari pada kebanyakan penduduk di negara Indonesia. Padi dikenal sebagai sumber karbohidrat terutama pada bagian endosperma, bagian lain daripada padi umumnya dikenal dengan bahan baku industri, antara lain : minyak dari bagian kulit luar beras (katul), sekam sebagai bahan bakar atau bahan pembuat kertas dan pupuk. Padi memiliki nilai tersendiri bagi orang yang biasa makan nasi dan tidak dapat digantikan oleh bahan makanan yang lain, oleh sebab itu padi disebut juga makanan energi (AAK, 1990). Agar pemanfaatan sekam padi lebih bervariasi, sekam perlu dimampatkan sehingga bentuknya kompak, hemat tempat dan praktis digunakan (briket arang salah satunya). Sebenarnya arang sekam dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar yang tidak berasap dengan nilai kalor yang cukup tinggi. Namun bentuknya yang belum kompak agak menyulitkan dalam penyimpanan dan penggunaannya. Jika dalam bentuk briket, penggunaannya akan lebih praktis (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008). Sekam padi bila digunakan sebagai sumber energi harus dibuat briket karena bila digunakan dalam keadaan curah sulit untuk membangkitkan bara apalagi nyala api. Untuk membuat briket arang sekam, sekam harus dibakar menjadi arang lebih dahulu. Kualitas hasil pembakaran arang sekam dapat dilihat pada tabel 2.4.
17 Tabel 2.4 Komponen Mutu Arang Komponen mutu arang
Nilai
Kadar air sekam %
10.02
Arang Sekam %
75.45
Kadar Air Arang Sekam
7.35
Kadar Abu Sekam
1.0
Nilai kalor (kkal/kg)
5000 (Destriana, 2008).
2.5 Perekat Briket Perekat adalah suatu zat atau bahan yang memiliki kemampuan untuk mengikat dua benda melalui ikatan permukaan. Beberapa istilah lain dari perekat yang memiliki kekhususan meliputi glue, mucilage, paste, dan cement. Glue merupakan perekat yang terbuat dari protein hewani seperrti kulit, kuku, urat, otot dan tulang yang digunakan dalam industri kayu. Mucilage adalah perekat yang dipersiapkn dari getah dan air yang diperuntukkan terutama untuk perekat kertas. Paste adalah perekat pati (starch) yang dibuat melalui pemanasan campuran pati dan air dan dipertahankan berbentuk pasta. Cement adalah istilah yang digunakan untuk perekat yang bahan dasarnya karet dan mengeras melalui pelepasan pelarut (Ruhendi, dkk, 2007). Sifat alamiah bubuk arang cenderung saling memisah. Dengan bantuan bahan perekat atau lem, butir-butir arang dapat disatukan dan dibentuk sesuai dengan kebutuhan. Namun, permasalahannya terletak pada jenis bahan perekat yang akan dipilih. Penentuan jenis bahan perekat yang digunakan sangat berpengaruh terhadap kualitas briket arang ketika dinyalakan dan dibakar. Faktor harga dan ketersediaannya di pasaran harus dipertimbangkan secara seksama karena setiap bahan perekat memiliki daya lengket yang berbeda-beda karakteristiknya (Sudrajat, 1983). Menurut Schuchart, dkk. (1996), pembuatan briket dengan menggunakan bahan perekat akan lebih baik
18 hasilnya jika dibandingkan tanpa menggunakan bahan perekat. Disamping meningkatnya nilai kalor dari bioarang, kekuatan briket arang dari tekanan luar jauh lebih baik (tidak mudah pecah). Partikel-partikel zat dalam bahan baku pada proses pembuatan briket diperlukan zat pengikat sehingga dihasilkan briket yang kompak. Berdasarkan fungsi dari pengikat dan kualitasnya, pemilihan bahan pengikat dapat dibagi sebagai berikut : 1) Berdasarkan sifat / bahan baku perekatan briket. Adapun karakteristik bahan baku perekatan untuk pembuatan briket adalah sebagai berikut: a) Memiliki gaya kohesi yang baik bila dicampur dengan semikokas atau batu bara, b) Mudah terbakar dan tidak berasap, c) Mudah didapat dalam jumlah banyak dan murah harganya, d) Tidak mengeluarkan bau, tidak beracun dan tidak berbahaya. 2) Berdasarkan jenis Jenis bahan baku yang umum dipakai sebagai pengikat untuk pembuatan briket, yaitu: a) Pengikat anorganik dapat menjaga ketahanan briket selama proses pembakaran sehingga dasar permeabilitas bahan bakar tidak terganggu. Pengikat anorganik ini mempunyai kelemahan yaitu adanya tambahan abu yang berasal dari bahan pengikat sehingga dapat menghambat pembakaran dan menurunkan nilai kalor. Contoh dari pengikat anorganik antara lain semen, lempung, natrium silikat. b) Pengikat organik menghasilkan abu yang relatif sedikit setelah pembakaran briket dan umumnya merupakan bahan perekat yang efektif. Contoh dari pengikat organik diantaranya kanji, tar, aspal, amilum, molase dan parafin (Putra & dkk, 2013). Berdasarkan Kurniawan dan Marsono (2008), ada beberapa jenis perekat yang digunakan untuk briket arang yaitu : 1) Perekat aci terbuat dari tepung tapioka yang mudah dibeli dari toko makanan dan di pasar. Perekat ini biasa digunakan untuk mengelem prangko dan kertas. Cara membuatnya sangat mudah yaitu cukup mencampurkan tepung tapioka dengan air, lalu
19 dididihkan di atas kompor. Selama pemanasan tepung diaduk terus menerus agar tidak menggumpal. Warna tepung yang semula putih akan berubah menjadi transparan setelah beberapa menit dipanaskan dan terasa lengket di tangan. 2) Perekat tanah liat bisa digunakan sebagai perekat karbon dengan cara tanah liat diayak halus seperti tepung, lalu diberi air sampai lengket. Namun penampilan briket arang yang menggunakan bahan perekat ini menjadi kurang menarik dn membutuhkan waktu lama untuk mengeringkannya serta agak sulit menyala ketika dibakar. 3) Perekat getah karet memiliki daya lekat lebih kuat dibandingkan dengan lem aci maupun tanah liat. Ongkos produksinya relatif mahal dan agak sulit mendapatkannya. Briket arang yang menggunakan perekat ini akan menghasilkan asap tebal berwarna hitam dan beraroma kurang sedap ketika dibakar. 4) Perekat getah pinus, briket arang menggunakan perekat ini hampir mirip dengan briket arang dengan menggunakan perekat karet. Namun, keunggulannya terletak pada daya benturan briket yang kuat meskipun dijatuhkan dari tempat yang tinggi (briket tetap utuh). 5) Perekat pabrik adalah lem khusus yang diproduksi oleh pabrik yang berhubungan langsung dengan industri pengolahan. Lemlem tersebut mempunyai daya lekat yang sangat kuat tetapi kurang ekonomis jika diterapkan pada briket bioarang. Jenis perekat yang digunakan adalah salah satu faktor penting yang harus dipertimbangkan saat pembriketan dengan tujuan agar biobriket akan melepaskan panas maksimum. Dan tujuan pembuatan biobriket adalah untuk menghasilkan sumber bahan bakar yang baik dan efisien energi yang tinggi maka penggunaan persentase bahan perekat adalah salah satu campuran yang harus dipertimbangkan (Karim, 2014). 2.5.1 Perekat Molase Tetes Tebu Perekat yang digunakan adalah perekat molase dari tetes tebu. Molasses merupakan hasil samping pada industri gula dengen wujud berbentuk cair. Molasses adalah limbah utama industri pemurnian gula. Molasses merupakan sumber energi yang esensial dengan kandungan gula didalamnya. Oleh karena itu,
20 molasses memiliki kandungan nutrisi atau zat gizi yang cukup baik. Sumber molasses sendiri didapatkan dari dua macam. Pertama dari tebu dan kedua dari bit. Dari kedua sumber tersebut akan didapatkan molasses yang berbeda sifat dan pengolahannya. Menurut Hulbert Olbrich, (1953) molasses adalah istilah yan diberikan pada limbah akhir yang diperoleh dari proses kristalisasi nira. Jumlah molasses yang diperoleh dan kualitas molasse memberikan informasi tentang sifat dari nira dan pengolahan gula di pabrik gula seperti metode dan klasfikasi nira, metode kristalisasi yang digunakan selama pemanasan dan pemisahan Kristal gula dari kelas low-grade. Kandungan gula rata-rata dari tebu 16-18% hanya 13-14% gula yang hanya dapat diproduksi dan gula sebagian akan masuk kedalam molasses ketika gula mentah diproduksi.
Gambar 2.4 Molase Tetes tebu (Karim, 2014). Molasses dari tebu merupakan molasses yang memiliki kandungan 2540% sukrosa dan 12-25% gula pereduksi dengan total kadar gula 50-60% atau lebih. Kadar protein kasar sekitar 3 % dan kadar abu sekitar 8-10% yang sebagaian terbentuk dari K,Ca,Cl, dan garam sulifat. (Soemoharjo, 2009). Molase memiliki beberapa bahan kimia yang tepat digunakan untuk pembuatan briket. Berikut merupakan tabel komponen-komponen kimia pada tetes tebu.
21 Tabel 2.5 Komponen Kimia Pada Molase Komponen prosentase% Jumlah (mg/L) Air
20
200
Sukrosa
35
250
Glukosa
7
350
Fruktosa
9
25.000
Gula Pereduksi
3
400-500
abu
12
5,0-8,0
Nitrogen
4,5
15.000
Karbohidrat lain
4
35.000 (Soemoharjo, 2009).
2.6 Kompor Briket Kompor adalah alat masak yang menghasilkan panas tinggi. Biasanya kompor ditemukan di dapur dan bahan bakarnya dapat dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu cair, padat, dan gas. Pada dasarnya jenis kompor yang banyak digunakan oleh masyarakat adalah kompor minyak tanah dan kompor gas. Meskipun demikian, masih ada jenis lain yang juga bisa dijadikan sebagai alat memasak. Apalagi, kondisi saat ini di mana harga bahan bakar untuk kompor minyak dan gas semakin mahal maka mulai perlu diperhatikan kembali berbagai jenis kompor dengan alternatif bahan bakar tanpa minyak dan gas (Kuncoro dan Damanik, 2005). Berdasarkan bahan bakarnya, kompor dapat dibagi menjadi beberapa jenis sebagai berikut : 1) Kompor minyak tanah merupakan jenis alat masak yang paling banyak digunakan di kalangan rumah tangga, sebagian kecil industri, serta warung/rumah makan. Seperti namanya, kompor ini berbahan bakar minyak tanah. Namun demikian, kelemahan kompor minyak tanah bila pembakaran kurang sempurna maka api
22 berubah menjadi kuning/merah sehingga menimbulkan jelaga. 2) Kompor ini berbahan bakar yang biasa digunakan di rumah tangga ataupun warung, yaitu jenis LPG. Keunggulan kompor ini adalah emisi yang dikeluarkan relatif lebih sedikit dan tidak cenderung menyebabkan wadah masak menjadi hitam atau tidak merusak panci. Selain itu, memasak dengan menggunakan kompor gas lebih cepat dibandingkan memasak dengan menggunakan kompor minyak tanah. Kompor ini memiliki kelemahan, yaitu harga kompornya cukup mahal dan bahan bakarnya pun mahal. 3) Kompor listrik, prinsip kerja kompor ini adalah mengubah energi listrik menjadi energi panas. Umumnya kompor ini cukup mahal. 4) Kompor biogas 5) Tungku tenaga surya 6) Tungku kayu bakar dan arang 7) Tungku serbuk gergaji 8) Kompor briket (Eriko, 2008). Kompor briket merupakan alat pemanfaatan yang dikhususkan untuk beberapa briket sebagai alat bakar skala rumah tangga (Frank, 2002). Kompor briket adalah alat masak yang menggunakan bahan bakar dari briket batubara atau campuran dari biomassa dan batubara. Bahan yang digunakan untuk membuat kompor berpengaruh terhadap kualitas kompor, baik dari sudut penampilan, daya tahan kompor, maupun mobilitas (mudah dipindahkan atau tidak). Beberapa bahan dasar yang digunakan untuk membuat kompor batubara yaitu logam, bata atau semen, keramik dan gerabah. Pada dasarnya, tahapan membuat kompor briket batubara tidak jauh berbeda dengan membuat kompor biasa yang berbahan minyak tanah (Kuncoro dan Damanik, 2005). Dalam kehidupan masyarakat benda ini sudah identik dengan harga yang terjangkau dan aman tanpa polusi. Untuk perancangan kompor briket ini bertujuan untuk mendapatkan nilai kalor yang tinggi dengan efisiensi yang maksimal. Maksimal dalam hal nilai kehilangan kalor yang minimum, kerugian gas buang yang minimum, meminimalisir akan kerugian panas karena material (Netherlands Development Organization, 2003).
23 Persyaratan Kompor/tungku briket harus memiliki ruang bakar untuk briket, adanya ruang untuk aliran udara atau oksigen dari lubang bawah menuju lubang atas serta ada ruang untuk menampung abu briket yang terletak dibawah ruang bakar (Novety, 2008).
Gambar 2.5 Kompor Briket (Novety, 2008). Karbonisasi Proses Pengarangan karbonisasi adalah proses mengubah bahan baku asal menjadi karbon berwarna hitam melalui pembakaran dalam ruang tertutup dengan udara yang terbatas atau seminimal mungkin. Proses karbonisasi biasanya dilakukan dengan memasukkan bahan organik kedalam lubang atau ruangan yang dindingnya tertutup, seperti di dalam tanah atau tangki yang terbuat dari plat baja. Setelah dimasukkan, bahan disulut api hingga terbakar. Nyala api tersebut dikontrol, tujuan pengendalian tersebut agar bahan yang dibakar tidak menjadi abu tetapi menjadi arang yang masih terdapat energi di dalamnya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar (Kurniawan dan Marsono, 2008). Pada proses pengarangan (pirolisa) adalah penguraian biomassa (lysis) menjadi panas (pyro) pada suhu lebih dari 1500 o C. Pada proses pirolisa terdapat beberapa tingkatan proses yaitu pirolisa primer dan pirolisa sekunder. Pirolisa primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dan gas/uap hasil pirolisa primer (Abdullah, dkk., 1991).
24 Selama proses pengarangan dengan alur konveksi pirolisa perlu diperhatikan asap yang ditimbulkan selama proses tersebut : 1. Jika asap tebal dan putih, berarti bahan sedang mengering 2. Jika asap tebal dan kuning, berarti pengkarbonan sedang berlangsung. Pada fase ini sebaiknya tungku ditutup rapat dengan maksud agar oksigen pada ruang pengarangan serendahrendahnya 3. Jika asap makin menipis dan berwarna biru berarti pengarangan hampir selesai kemudian drum dibalik dan proses pembakaran selesai (Hartoyo dan Roliandi, 1978). Adapun Reaksi yang terjadi saat karbonisasi yaitu: 1. Reaksi penguraian selulosa
2. Reaksi penguraian Lignin
(Maryono et al., 2013). Proses pengepressan dan Pengeringan Pengeringan adalah pemindahan air keluar dari bahan sesuai dengan yang diinginkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan antara lain adalah luas bahan yang dikeringkan, suhu ruang pengeringan, kecepatan aliran udara, dan tekanan udara dalam ruang pengering (Supriyono, 2003). Kadar air briket sangat mempengaruhi nilai kalor atau nilai panas yang dihasilkan. Tingginya kadar air briket akan menyebabkan penurunan nilai kalor. Hal ini disebabkan karena panas yang tersimpan dalam briket terlebih dahulu digunakan untuk mengeluarkan air yang ada sebelum kemudian menghasilkan panas yang dapat dipergunakan sebagai panas pembakaran (Hendra dan Darmawan, 2000).
25 Uji Nyala Uji nyala perlu dilaksanakan guna mengetahui apakah superkarbon yang dibuat dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Parameter yang di amati mencakup lama penyalaan. Tabel 2.6 merupakan tabel untuk permasalahan uji nyala.
Tabel 2.6 Permasalahan Uji Nyala Permasalahan
Faktor Penyebab
Cara Mengatasi
Nyala api sebentar
Bahan penyala minim
Tambahkan bahan penyala
Bara sebentar
Pengempaan minim
Tambahkan pengempaan
Superkarbon sulit Briket kurang kering menyala benar
Pengeringan maksimal
Asap terlalu banyak Abu mudah rontok
Briket masih basah
Pengeringan maksimal
Bahan perekat Tambahkan minim bahan perekat (Kurniawan dan Marsono, 2008).
26 Halaman ini sengaja dikosongkan
BAB III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober hingga Desember 2016. Penelitian dilakukan di Laboratorium Biosains dan Teknologi Tumbuhan Jurusan Biologi dan Laboratorium Teknologi Biofuel, Atsiri dan Nabati Jurusan D3 Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). 3.2 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya beaker glass, cawan porselen, crusher, desikator, furnace, gelas ukur, oven, pencetak biobriket, panci, korek, minyak gas screener 100 mesh, spatula, thermometer, timbangan elektrik, penjepit. Bahan-bahan yang digunakan adalah tempurung kelapa, sekam padi, tetes tebu, minyak gas. 3.3 Cara Kerja 3.3.1 Persiapan Bahan Bahan yang dipersiapkan yaitu limbah tempurung kelapa, limbah sekam padi dan tetes tebu. Limbah tempurung kelapa dikumpulkan dari pasar tradisional di Surabaya sebanyak 15 kg. Limbah sekam padi didapatkan dari limbah pabrik beras sebanyak 5 kg. Selanjutnya tetes tebu didapatkan dari limbah pabrik pembuatan gula. 3.3.2 Karbonisasi Proses karbonisasi adalah proses pembakaran bahan baku menjadi arang, pada suhu tertentu. Pada penelitian in, digunakan alat berupa panci, korek dan minyak gas untuk proses karbonisasi. Proses karbonisasi tempurung kelapa dan sekam padi dilakukan selama ±5 jam. Proses karbonasi dilakukan hingga biomassa berubah menjadi arang.
27
28 3.3.3 Penyaringan dan Penimbangan Arang Tempurung kelapa dan sekam padi yang sudah menjadi arang, ditumbuk agar lebih halus. Setelah itu masing-masing diayak dengan menggunakan mesh ukuran 100. Setelah diayak, arang tersebut ditimbang masing-masing menggunakan timbangan digital. 3.3.4 Pembuatan Briket dengan Variasi Konsentrasi Bahan Arang tempurung kelapa dan sekam padi dibuat variasi campuran dengan perbandingan arang tempurung kelapa dan sekam padi yaitu 75:25, 50:50 dengan berat masing-masing konsentrasi sebesar 20 gram. Konsentrasi pertama dengan perbandingan 75:25 terdiri dari 15 gram arang tempurung kelapa dan 5 gram arang sekam padi. Konsentrasi kedua dengan perbandingan 50:50 terdiri dari 10 gram arang tempurung kelapa dan 10 gram arang sekam padi. 3.3.5 Pencampuran Arang dengan Perekat Tetes Tebu Arang yang sudah dicampurkan dengan variasi perlakuan konsentrasi direkatkan dengan menggunakan tetes tebu. Masingmasing perlakuan diberi perekat dengan konsentrasi 80, 60, 20% . Setelah itu dicampur dengan rata membentuk adonan briket. Kemudian dari masing-masing konsentrasi variasi dibentuk bijibiji briket. 3.3.6 Variasi tekanan pengepressan Briket yang telah dibentuk kemudian dipadatkan dengan menggunakan alat press. Masing-masing perlakuan konsentrasi diberi tekanan yang berbeda-beda diantaranya 20 kg/m2, dan 25 kg/m2. Pembuatan briket dilakukan dengan menggunakan alat pencetak briket yang berdiameter 5 cm. 3.4 Pengujian Briket Pengujian yang dilakukan pada briket diantaranya adalah karakteristik pembakaran meliputi kadar abu (ash content), kadar air (water content), nilai kalori (heating value dan pengujian Laju Pembakaran (LP).
29 3.4.1 Analisa Nilai Kalor (Heating Value) dan Laju Pembakaran. Pengujian nilai kalor diawali dengan briket dicelupkan sebentar ke dalam minyak gas, lalu ditaruh di cawan porselen. Selanjutnya disiapkan air sebanyak 40 ml didalam beaker glass dan diukur suhu awalnya dengan dengan thermometer. Beaker glass diletakkan diatas briket untuk memanaskan air. Kemudian diukur waktu hingga briket menjadi abu, dan suhu akhir air diukur dengan thermometer. Rumus perhitungan nilai kalor dan laju pembakaran yaitu : HV = (muap air x Hf) + mair x Cpair x ΔTair Massa Briket LP = massa awal – massa akhir (gr) waktu (menit) (Ndraha, 2009). Keterangan: HV= Nilai Kalor (kal/gram) M = Massa Air (gram) Hf =Panas Laten Penguapan air (225 kJ/kg) Cpair = Kapasitas panas air (41662 kJ/kg O C ) ΔTair = suhu air sebeum dipanaskan – suhu air setelah dipanaskan 3.4.2 Analisa kadar air Analisa kadar air diawali dengan diambil masing-masing satu biji briket dari perlakuan, ditimbang, kemudian dipanaskan didalam oven dengan suhu 110° selama 1 jam. Setelah itu briket dimasukkan ke dalam desikator. Briket selanjutnya ditimbang dengan timbangan digital untuk mengetahui berat akhirnya. Perhitungan kadar air dilakukan dengan rumus sebagai berikut : Kadar Air = Berat Awal – Berat Setelah di Oven x 100 % Berat Awal (Ndraha, 2009).
30 3.4.3 Analisa kadar abu Analisa kadar abu diawali dengan diambil masing-masing satu biji briket dari perlakuan, dimasukkan ke dalam furnace untuk pengeringan suhu 600O C selama 5 jam. Sampel lalu dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang dengan timbangan analitik. Kadar Abu =
Berat Awal x 100% Berat Setelah di Furnace (Ndraha, 2009).
3.5 Tabel pengamatan Tabel pengamatan ini akan digunakan untuk menunjukkan hasil dari pengamatan kadar air, kadar abu, laju pembakaran dan nilai kalor. Penelitian yang digunakan adalah deskriptif kualitatif. Berikut merupakan tabel pengamatan. Tabel 3.1 Tabel Pengamatan Kadar Air Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
Kadar air (%)
31 Tabel 3.2 Tabel Pengamatan Kadar Abu Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
Kadar abu (%)
Tabel 3.3 Tabel Pengamatan Laju Pembakaran Konsentrasi Perekat Tekanan Laju Bahan Pembakaran (g/menit) 2 80% 20 kg/m 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
32
Tabel 3.4 Tabel Pengamatan Nilai Kalor Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
Nilai Kalor (cal/g)
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kadar air Kadar air merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas briket yang dihasilkan. Kadar air yang rendah akan menghasilkan nilai kalor yang tinggi sehingga menghasilkan briket yang mudah terbakar. Sebaliknya, briket dengan kadar air yang tinggi akan menyebabkan nilai kalor menurun. Hal tersebut disebabkan oleh energi yang dihasilkan akan banyak terserap untuk menguapkan air (Ismayana, 2014). Selain itu, kadar air yang tinggi juga dapat menimbulkan asap yang banyak saat pembakaran menyebabkan kualitas briket menurun ketika penyimpanan karena pengaruh mikroba (Riseanggara, 2008). Berikut merupakan tabel hasil kadar air. Tabel 4.1 Hasil Kadar Air Briket Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
Kadar Air (%) 3.57 3.50 4.95 4.33 6.50 5.14 4.09 2.96 8.37 5.54 7.27 7.97
Berdasarkan penelitian kadar air ini, dapat dinyatakan bahwa briket terbaik terdapat pada briket dengan perbandingan
33
34 konsentrasi bahan 50:50, dengan perekat 80% dan tekanan 25 kg/m2 yaitu sebesar 2.96%. Konsentrasi 50 : 50 menyebabkan briket memiliki kadar air rendah dibandingkan dengan briket dengan konsentrasi bahan 75 : 25. Hal tersebut diakibatkan oleh semakin banyak berat jenis bahan baku berupa tempurung kelapa yang dipergunakan maka semakin tinggi kemampuan untuk menyerap air. Sehingga, kandungan air di dalam arang briket semakin tinggi. Tempurung merupakan lapisan yang keras dengan ketebalan antara 3 mm sampai 5 mm. Sifat kerasnya disebabkan oleh banyaknya kandungan silikat (SiO2) yang terdapat pada tempurung tersebut. Dari berat total buah kelapa, antara 15% sampai 19% merupakan berat tempurungnya. Silika memiliki kemampuan menyerap yang sangat besar terhadap molekul-molekul air (Palungkun, 1999). Konsentrasi perekat molase 80% menyebabkan briket memiliki kadar air yang rendah. Menurut Earl (1974) arang yang memiliki kemampuan menyerap air dari udara di sekelilingnya. Kemampuan menyerap air selain dipengaruhi oleh luas permukaan dan pori-pori arang, juga dapat dipengaruhi oleh kadar karbon yang terdapat pada briket itu sendiri yang berasal dari molase. Molase mengandung karbon berupa sukrosa, glukosa dan fruktosa (Soemoharjo, 2009). Briket dengan tekanan 25 kg/m2 mengakibatkan briket memiliki kadar air yang rendah. Hal ini dikarenakan semakin tinggi tekanan pencetakan, maka air yang ada pada briket akan banyak terbuang. Sebaliknya, semakin rendah tekanan pengempaan maka semakin tinggi kadar air yang terdapat dalam spesimen atau bahan (Yunus, 2015). 4.2 Kadar Abu Briket Abu merupakan bahan sisa dari pembakaran yang sudah tidak memiliki nilai kalor atau tidak memiliki unsur karbon lagi. Unsur utama abu adalah mineral silika. Unsur utama abu ini yang berpengaruh kurang baik terhadap nilai kalor yang dihasilkan oleh suatu briket. Menurut Jamilatun (2011), abu yang terkandung pada
35 suatu bahan bakar padat adalah mineral yang tidak dapat terbakar dan tertinggal setelah proses reaksi-reaksi dan pembakaran telah usai. Abu akan menurunkan mutu bahan bakar padat karena dapat menurunkan nilai kalor (Triono, 2006). Oleh karena itu, semakin banyak kadar abu yang dihasilkan maka kualitas briket tersebut akan semakin rendah. Berikut merupakan tabel hasil kadar abu. Tabel 4.2 Hasil Kadar Abu Briket Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
Kadar Abu (%) 46.1 36.8 48.3 39.5 39 32 37.1 38.4 41.9 41.9 38.7 44.5
Berdasarkan penelitian kadar abu, dapat dinyatakan bahwa briket terbaik terdapat pada briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 75:25, dengan perekat 20% dan tekanan 25 kg/m2 yaitu sebesar 32%. Konsentrasi bahan tempurung kelapa : sekam padi sebesar 75 : 25 mengakibatkan kadar abu briket lebih sedikit daripada konsentrasi 50 : 50. Kadar abu semakin besar jika jumlah arang tempurung kelapa semakin sedikit dan arang sekam padi semakin banyak. Hal ini diduga karena jumlah silikat yang dikandung dari arang sekam padi lebih besar dibandingkan dengan jumlah silikat yang dikandung oleh tempurung kelapa (Ndraha, 2009). Menurut Hendra dan Darmawan (2000), salah satu unsur kadar abu adalah silikat dan pengaruhnya kurang baik terhadap
36 nilai kalor yang dihasilkan. Semakin rendah kadar abu maka semakin baik kualitas briket yang dihasilkan. Kadar abu yang dihasilkan juga sangat erat hubungannya dengan jenis bahan penyusun briket tersebut dan cara pengabuannya, serta mineral yang terkandung didalamnya. Hal ini sesuai dengan literatur Sudarmadji, dkk, (1989), bahwa kandungan abu dan komposisinya tergantung pada macam bahan dan cara pengabuannya. Konsentrasi perekat molase 20% mengakibatkan kadar abu suatu briket rendah. Pada penelitian terdahulu didapatkan informasi bahwa tingginya kadar abu dapat disebabkan karena adanya pengotor (impurities) yang berada pada bahan baku briket. Bahan pengotor ini dapat berupa garam yang terendapkan dalam dinding-dinding sel dan lumen. Endapan yang khas adalah endapan dari berbagai garam-garam logam atau mineral (Eero, 1995). Mineral yang tidak dapat dibakar atau di oksidasi oleh oksigen, seperti SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, dan alkali, pengeringan bahan bakar yang tidak homogen. Setelah pembakaran, bahan ini akan tersisa dalam wujud padat. Selain itu, tingginya kadar abu dapat pula disebabkan karena adanya pengotor eksternal yang berasal dari lingkungan pada saat proses pembuatan briket (Purnama dkk, 2012). Garam-garam logam ini selain terdapat pada bahan baku briket itu sendiri, bisa juga terdapat pada molase yang digunakan sebagai perekat. Menurut Soemoharjo (2009), molase
memiliki kandungan abu 12% yaitu sebesar 5-8 mg/L. Kandungan abu tersebut termasuk dalam kategori tinggi, sehingga memberikan sumbangsih terhadap kadar abu briket arang. Sehingga semakin tinggi jumlah perekat, maka kadar abu yang dihasilkan oleh briket arang akan semakin tinggi pula. Menurut Subadra (2005), hasil yang tinggi dari proses pengujian kadar abu menunjukkan tingginya oksida-oksida logam dalam arang yang terdiri dari mineral yang tidak dapat menguap pada proses pengabuan. Namun disisi lain, perekat organik seperti molase meiliki efektifitas yang baik dibandingkan dengan perekat lain karena mampu menghasilkan abu yang relatif sedikit (Sulistyanto, 2006).
37 Kadar abu terbaik (32%) dimiliki oleh arang briket dengan tekanan 25 kg/m2. Hal tersebut disebabkan oleh peningkatan tekanan berkorelasi dengan peningkatan kerapatan arang briket dan penurunan porositas (Markso et al, 2013). Tekanan pengempaan adalah salah satu faktor yang menentukan kekuatan briket karena dapat miningkatakan konsistensi dan kekompakan arang briket (Walep, 2009). Sehingga, semakin besar tekanan pengempaan maka kadar abu akan semakin kecil. Hal ini disebabkan karena pada saat proses pengempaan dengan tekanan yang besar akan menyebabkan banyak perekat terbuang (Januardi, 1989). Terbuangnya perekat dapat menurunkan kadar abu karena salah satu konsentrasi briket arang yang memberikan kontribusi terhadap peningkatan kadar abu adalah perekat (Sumoharjo, 2009). 4.3 Laju Pembakaran Laju pembakaran adalah penggambaran berkurangnya bobot per satuan menit selama pembakaran. Semakin besar tingkat laju pembakaran, maka menyala briket akan semakin singkat (Ismayana, 2014). Briket dikatakan bagus jika memiliki laju pembakaran yang rendah. Berdasarkan penelitian laju pembakaran, dapat dinyatakan bahwa briket terbaik terdapat pada briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 75:25, dengan perekat 60% dan tekanan 25 kg/m2 yaitu sebesar 32%. Berikut merupakan tabel hasil laju pembakaran briket.
38
Tabel 4.3 Hasil Laju Pembakaran Briket Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 75 : 25
60% 20% 80%
50: 50
60% 20%
20 kg/m2 25 kg/m2 20 kg/m2 25 kg/m2 20 kg/m2 25 kg/m2 20 kg/m2 25 kg/m2 20 kg/m2 25 kg/m2 20 kg/m2 25 kg/m2
Laju Pembakaran (gr/mnt) 0.22 0.20 0.31 0.13 0.27 0.16 0.19 0.17 0.16 0.18 0.20 0.30
Perbandingan konsentrasi tempurung kelapa : sekam padi 75 : 25 mengakibatkan laju pembakaran rendah yaitu 0,13 g/menit. Hal ini disebabkan karena semakin banyak tempurung kelapa maka laju pembakaran briket tersebut rendah. Tempurung kelapa mengandung lebih banyak karbon, sehingga proses pembakaran karbon lebih lama dibanding sekam padi, yang memiliki kadar karbon lebih rendah disbanding tempurung kelapa (Jamilatun, 2008). Konsentrasi perekat 60% mengakibatkan laju pembakaran rendah yaitu 0,13 g/menit. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak konsentrasi molase yang terdapat pada suatu briket, maka laju pembakaran akan semakin rendah. Semakin banyak jumlah perekat yang ditambahkan, maka laju pembakaran akan semakin lambat ini disebabkan oleh tingginya kandungan air yang terdapat pada perekat. Kecepatan pembakaran dipengaruhi oleh struktur bahan, kandungan karbon terikat dan tingkat kekerasan bahan. Secara teoritis jika kandungan senyawa volatilnya tinggi maka
39 briket akan mudah terbakar dengan kecepatan pembakaran yang tinggi (Ristianingsih, 2015). Menurut Riseanggara (2008), hal tersebut juga bisa dikarenakan berkurangnya rongga udara pada briket dengan kerapatan yang lebih tinggi sehingga memperlambat laju pembakaran. Briket yang diberi tekanan 25 kg/m2 mengakibatkan laju pembakaran terendah (0,13 g/menit). Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar tekanan yang diberikan kepada briket maka semakin rendah pula laju pembakarannya. Pemberian tekanan yang tinggi, akan membuat struktur briket lebih rapat sehingga memperlambat proses laju pembakaran (Januardi, 1989). 4.4 Nilai Kalor Nilai kalor perlu diketahui dalam pembuatan briket, untuk mengetahui nilai panas pembakaran yang dapat dihasilkan oleh briket sebagai bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor yang dihasilkan oleh bahan bakar briket, maka akan semakin baik pula kualitasnya (Ismayana, 2014). Berikut merupakan tabel hasil nilai kalor. Tabel 4.4 Hasil Nilai Kalor Briket Konsentrasi Perekat Tekanan Bahan 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 75 : 25 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2 80% 20 kg/m2 25 kg/m2 50: 50 60% 20 kg/m2 25 kg/m2 20% 20 kg/m2 25 kg/m2
Nilai Kalor (cal/g) 890627 921507 973350 1070895 1154979 1176859 897277 919371 1022550 1107901 1113729 1168473
40 Berdasarkan penelitian ini, dapat dinyatakan nilai kalor terbaik terdapat pada briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 75 : 25, dengan perekat 20% dan tekanan 25 kg/m2 yaitu sebesar 1176859 cal/g . Konsentrasi bahan arang briket dengan perbandingan 75:25 mengakibatkan nilai kalor yang tinggi sebesar 1176859 cal/g. Nilai kalor yang tinggi dipengaruhi oleh kandungan karbon. Semakin besar kandungan karbon dalam suatu bahan, maka akan baik fungsi bahan tersebut sebagai bahan bakar karena akan menghasilkan energi yang lebih besar dan semakin lama nyala briket (Noriyati et al, 2012). Kadar karbon terikat ini berbanding lurus dengan nilai kalor, karena setiap ada reaksi oksidasi dari zat karbon maka akan menghasilkan kalori (Onu et al, 2010). Kandungan karbon pada tempurung kelapa adalah 18,29% (Budi, 2012). Konsentrasi perekat molase 20% mengakibatkan nilai kalor tinggi. Berdasarkan penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa semakin banyak perekat maka nilai kalor semakin menurun. Nilai kalor pada briket, cenderung dipengaruhi oleh kadar zat menguap. Semakin rendah kadar abu, dan kadar zat menguap maka nilai kalor akan semakin tinggi. Hal ini berarti, semakin besar konsetrasi perekat yang digunakan, maka zat mudah menguap cenderung semakin besar sehingga nilai kalor briket biomassa akan semakin berkurang (Denitasari, 2011). Berdasarkan hasil, nilai kalor tertinggi dimiliki oleh briket dengan tekanan 25 kg/m2. Peningkatan tekanan pengempaan sampai batas-batas tertentu cenderung meningkatkan ketahanan tekan, kerapatan, nilai kalor dan kadar karbon terikat briket arang yang dihasilkan. Selain itu semakin tinggi tekanan pengempaan, maka banyak perekat yang hilang sehingga kadar abu menurun dan nilai kalor akan naik (Januardi, 1989).
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa variasi tekanan, konsentrasi perekat dan konsentrasi bahan baku berpengaruh terhadap kadar air, kadar abu, laju pembakaran dan nilai kalor. Briket yang baik berdasarkan kadar abu, laju pembakaran dan nilai kalor adalah briket yang memiliki perbandingan konsentrasi bahan tempurung kelapa : sekam padi sebesar 75 : 25, dengan konsentrasi perekat yang baik berdasarkan uji kadar abu dan nilai kalor yaitu 20%, dan diberi tekanan sebesar 25 kg/m2. Sedangkan briket yang baik berdasarkan uji kadar air memiliki perbandingan konsentrasi bahan 50 : 50 dengan perekat 80%. 5.2 Saran Saran dalam penelitian ini adalah diperlukan penelitian yang lebih lanjut mengenai konsentrasi perekat molase yang tepat agar meningkatkan kualitas briket.
41
42
“Halaman ini sengaja dikosongkan”
DAFTAR PUSTAKA Budi, E. 2011. Tinjauan Proses Pembentukan dan Penggunaaan Arang Tempurung Kelapa sebagai Bahan Bakar. Jurnal Penelitian Sains Volume 14 Nomor 4(B) 14406. Jakarta: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Jakarta. Chen. 2011. Rapid Range Shifts of Species Associated with High Levels of Climate Warming Denitasari, N.A. 2011. Briket Ampas Sagu Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Jurnal IPB. Bogor Eero, S. 1995. Kimia kayu Dasar- Dasar dan PenggunaaN. Wood Chemistry. Fundamentals and Application, Second Edition. Frank, P. dan David, P. D. 2002. Fundamental of Heat & Mass Transfer 4th Edition. Hartoyo, J.A dan Roliandi, H. 1978. Percobaan Pembuatan Briket Arang dari Lima Jenis Kayu. Laporan Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Jurnal Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Bogor . Hendra, D. dan Darmawan, S. 2000. Pembuatan BriketArang dari Serbuk gergajian kayu dengan penambahan kelapa. Buletin Penelitian Hutan 18(1) : 1-9
43
44 Ismayana, A. 2014. Pengaruh Jenis Kadar bahan perekat pada pembuatan bahan bakar briket blotong sebagai bahan bakar alernatif. Jurnal Departemen Teknologi Industri Pertanian. IPB. Jamilatun S. 2011. Kualitas Sifat-sifat Penyalaan dari Pembakaran Briket Tempurung Kelapa, Briket Serbuk Gergaji Kayu Jati, Briket Sekam Padi dan Briket Batubara. Dalam Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia. Januardi, I. 1989. Pengaruh Tekanan Pengempaan dan Jenis Perekat Terhadap Briket Arang. Jurnal Departemen Teknologi Industri Pertanian. IPB Karim, A. 2014. Biobriket Enceng Gondok (Eichhornia Crassipes) Sebagai Bahan Bakar Energi Terbarukan . Jurnal teknik POMITS. Kuncoro, H. dan Damanik, L. 2005. Kompor Briket Batubara. Penebar Swadaya. Jakarta. Kurniati, E. dan Suprihatin. 2009. Kinetika Pembakaran Briket Arang Enceng Gondok. Jurnal Penelitian Ilmu Teknik Vol.9, No.1 Juni 2009 : 70-77. Surabaya: Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Indutri UPN “Veteran” Kurniawan, A. D. 2009. Penggunaan tetes tebu sebagai bahan tambahan campuran aspal beton ditinjau dari nilai parameter Marshall. Jurnal teknik POMITS.
45 Kurniawan, O. dan Marsono. 2008. Superkarbon, Bahan Bakar Alternatif Pengganti Minyak Tanah dan Gas. Penebar Swadaya. Jakarta Maryono. 2013. Pembuatan dan Analisis Mutu Briket Arang Tempurung Kelapa Ditinjau dari Kadar Kanji. Jurnal Jurusan Kimia FMIPA. Universitas Negeri Makassar. Makassar. Montgomery, D. C. (2001). “Design and Analysis Of Experiments”. 5th edition. John Wiley & Sons, Inc., Canada. Morky, M. 2014. Tutorial Cara Menggunakan Kompor Briket. Ndraha, N. 2009. Uji Komposisi Bahan Pembuat Briket Bioarang Tempurung Kelapa dan Serbuk Kayu terhadap Mutu yang dihasilkan. Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara. Netherlands development organisation. 2003. “The Beehive Charcoal Briquette Stove in the Khumbu Region. Nepal. Novety, C. 2008. Tugas Akhir : Perancangan Kompor Hemat Energi Dengan Bahan Bakar Briket Biomassa. Jurnal teknik POMITS. Jurusan Teknik Fisika ITS. Surabaya. Palungkun R. 1999. Aneka Produk Olahan Kelapa. Bogor . Penebar Swadaya
46 Palungkun, R. 2003. Aneka Produk Olahan Kelapa. Cetakan ke Sembilan. Penebar Swadaya. Jakarta. Peter, K. 2009. A Study Of Impact Technological Parametres On The Briquetting Process. UDC .006.82:662.8.055. Slovak University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering. Riseanggara, R.R. 2008. Optimasi Kadar Perekat pada Briket Limbah Biomassa. Bogor. Perpustakaan IPB. Ristianingsih, Y. 2015. Pengaruh Suhu Dan Konsentrasi Perekat Terhadap Karakteristik Briket Bioarang Berbahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Dengan Proses Pirolisis. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat. Ruhendi, S. D.N. Koroh, F.A. Syahmani, H. Yanti, N. dan Sucipto, T. 2007. Analisi Perekat Kayu. Fakultas Kehutanan. IPB-Press. Bogor. Schuchart, F. Wulfert, K. Darmoko, Darmosarkoro, dan Sutara, W. 1996. Pedoman Teknis Pembuatan Briket Bioarang. Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Dephut Sumatera Utara. Medan. Silalahi, 2000. Penelitian Pembuatan Briket Kayu dari Serbuk Gergajian Kayu. Hasil Penelitian Industri DEPERINDAG. Bogor. Subadra, I. Setiaji, B. Tahir, I. 2005. Activated carbon production from coconut Shell with (NH4)HCO3 activator as
47 an adsorbent in Virgin Cococnut oil purification. Prosiding Seminar Nasional. Sudrajat, R. 1983. Pengaruh Bahan Baku, Jenis Perekat dan Tekanan Kempa Terhadap Kualitas Briket Arang. Laporan P3H/FPRDC No. 165. Bogor. Sulistyanto, A. 2006. Karakteristik Pembakaran Biobriket Campuran Batubara dan Sabut Kelapa. Surakarta: Jurusan Teknik Mesin. Sutiyono, 2002. Pembuatan Briket Arang dari Tempurung Kelapa dengan Bahan Pengikat Tetes Tebu dan Tapioka. Jurnal Kimia dan Teknologi ISSN 0216-163 X. Surabaya: Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Indutri-UPN “Veteran”. Soemoharjo, T. 2009. Pengantar Injiniring Pabrik Gula. Surabaya. Penerbit Bintang Tirono, M. dan Sabit, A. 2011. Efek Suhu pada Proses Pengarangan terhadap Nilai Kalor Arang Tempurung Kelapa (Coconut Shell Charcoal). Malang: Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Maulana Malik Ibrahim Malang. Triono, A. 2006. Karakteristik Briket Arang dari serbukgergajian kayu afrika (Maesopsis eminii Engl) dan sengon (Paraserienthes falcatia) dengan penambahan Tempurung kelapa. ITB. Bogor. Wardani, T. K. 2014. Campuran Limbah Arang ampas tebu dan arang tempurung kelapa dengan perekat tetes tebu.
48
Wijayanti, D.S. 2009. Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Sumatera Utara. Universitas Sumatera Utara. Widardo dan Suryanta, 1995. Membuat Bioarang dari Kotoran Lembu. Kanisius. Bogor. Yusuf, A. 2010. Kegunaan Briket Batubara. Fakultas Teknologi Industri. Universitas Muslim Indonesia. Jakarta.
Lampiran Kadar air
Kadar Abu
Lama Pembakaran dan Nilai Kalor
49
BIODATA PENULIS
Penulis lahir di Surabaya 03 Juni 1994. Penulis memulai pendidikannya di TK Handayani dan melanjutan sekolah SDN Pacar Keling v Surabaya. Setelah lulus, ia melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 9 Surabaya. Di jenjang pendidikan ini, penulis mulai tertarik pada organisasi keilmiahan yang ada di sekolah. Lulus dari SMP, penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 9 Surabaya. Setelah lulus SMA, penulis melanjutkan pendidikan di jurusan Biologi, FMIPA, ITS. Penulis aktif mengikuti organisasi BEM ITS (Badan Eksekutif Mahasiswa ITS) periode 2013-2014 sebagai staff Departemen Pengembangan Sumber Daya Mahasiswa. Selain aktif berorganisasi, penulis juga sering mengikuti seminar bisnis, bioteknologi, memasak dll.
1
