Analisa Tekno Ekonomi Briket Arang dari Sampah Daun Kering PDF

Preview

Summary

Nama Rumpun Ilmu: Teknik Industri USULAN PENELITIAN DOSEN SEKOLAH TINGGI TEKNIK MUSI PALEMBANG ANALISA TEKNO EKONOMI BRIKET ARANG DARI SAMPAH DAUN KERING PENGUSUL MEYLINDA MULYATI, S.T., M.T NIDN.0212057702 JURUSAN TEKNIK INDUSTRI SEKOLAH TINGGI TEKNIK MUSI PALEMBANG APRIL 2015 i HALAMAN PENGESAHAN ...

Description

Nama Rumpun Ilmu: Teknik Industri

USULAN PENELITIAN DOSEN SEKOLAH TINGGI TEKNIK MUSI PALEMBANG

ANALISA TEKNO EKONOMI BRIKET ARANG DARI SAMPAH DAUN KERING PENGUSUL MEYLINDA MULYATI, S.T., M.T NIDN.0212057702

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI SEKOLAH TINGGI TEKNIK MUSI PALEMBANG APRIL 2015 i

HALAMAN PENGESAHAN USULAN PENELITIAN DOSEN STT MUSI PALEMBANG

Nama Rumpun Ilmu Peneliti a. Nama Lengkap b. NIDN c. Jabatan Fungsional d. Program Studi e. Nomor HP f. Alamat surel (e-mail)

Analisa Tekno Ekonomi Briket Arang Dari Sampah Daun Kering : Teknik Industri : : Meylinda Mulyati, S.T., M.T : 0212057702 : Lektor : Teknik Industri : 08127894519 : [email protected]

Biaya Penelitian

: Diusulkan ke STT Musi PalembangRp 3.000.000,00

:

Judul Penelitian

Mengetahui, Ketua STT Musi Palembang

Agustinus Riyanto, SCJ., MA NIDN. 0215117101

Palembang, 30 April 2015 Ketua Peneliti,

Meylinda Mulyati, ST., MT NIDN. 0212057702

Menyetujui, Ketua LPPM STT Musi Palembang,

Ir. J.M. Sri Narhadi, MT NIDN. 0214036801

ii

DAFTAR ISI Halaman Judul

i

Halaman Pengesahan

ii

Daftar Isi ABSTRAK

iii

v

BABI:PENDAHULUAN 1.1.LatarBelakang

1

1.2. Permasalahan

2

1.3. Tujuan Penelitian

2

1.4. Kontribusi Penelitian

3

BABII:TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Energi Biomassa

4

2.2. Briket Biomassa

6

2.3 Analisa Tekno Ekonomi

8

BABIII: METODE PENELITIAN 3.1. Tahapan-Tahapan Penelitian

13

3.2. Lokasi Penelitian dan Pengumpulan Data

14

3.3. PengolahanData

14

3.4. Analisis, Simpulan dan Saran

14

BABIV:BIAYA DANJADWAL PENELITIAN 4.1. Biaya

15

4.2. Jadwal Penelitian

15

iii

DAFTARPUSTAKA Lampiran 1.Justifikasi Anggaran Penelitian Lampiran 2.Biodata Peneliti Lampiran 3.Surat Pernyataan Peneliti

iv

ABSTRAK .

Kebutuhan energi di dunia hingga saat ini cenderung bergantung pada bahan bakar fosil.Indonesia merupakan salah satu negara yang sedang menghadapi persoalan energi yang serius akibat ketergantungan yang sangat besar terhadap bahan bakar fosil.Pengembangan energi alternatif masih kurang mendapat perhatian, sementara Indonesia memiliki potensi untuk melakukan pengembangan energi alternatif.Sebagai contoh, dengan memanfaatkan limbah biomassa yang sangat melimpah dari sampah organik khususnya daun-daun untuk dijadikan bioenergi.Salah satu pemanfaatan sampah daun yang dapat dilakukan adalah dengan pembuatan briket.Briket sampah daun sebagai alternatif bahan bakar dapat menjadi solusi ditengah krisis energi.Secara ekonomi bahwa pembuatan

briket

dari

sampah daun

ini bisa menjadi bisnis

yang

sangat

menjanjikan.Pembuatan briket sampah organik ini dapat dilakukan dengan berbagai macam teknik mulai dari yang paling sederhana hingga yang paling rumit.Untuk mesin pencetakan/press dan pengeringan tanpa menggunakan energi listrik sehingga bebas biaya.Maka perlu dilakukan suatu analisa tekno-ekonomi untuk proses pembuatan briket sampah daun ini, agar layak dipakai masyarakat sebagai bahan bakar alternatif penganti bahan bakar minyak Kata Kunci: Kebutuhan energi, energi alternatif, Briket sampah daun, Analisa Tekno Ekonomi.

v

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi merupakan salah satu permasalahan utama dunia.Kebutuhan energi di dunia hingga saat ini cenderung bergantung pada bahan bakar fosil.Faktor pendorong konsumsi bahan bakar fosil yang makin tinggi dapat dilihat dari banyaknya penggunaan mesin industri dan transportasi penunjang perekonomian dunia

yang

menggunakan

minyak

bumi

sebagai

bahan

bakar

penggeraknya.Indonesia merupakan salah satu negara yang sedang menghadapi persoalan energi yang serius akibat ketergantungan yang sangat besar terhadap bahan bakar fosil.Pengembangan energi alternatif masih kurang mendapat perhatian, sementara Indonesia memiliki potensi untuk melakukan pengembangan energi alternatif.Sebagai contoh, dengan memanfaatkan limbah biomassa yang sangat melimpah dari sampah organik khususnya daun-daun untuk dijadikan bioenergi. Timbunan sampah daun-daun kadang menjadi persoalan khusus.Namun dengan kreasi dan inovasi dari tangan-tangan kreatif, sampah bisa bermanfaat terutama bagi lingkungan termasuk untuk penghematan energi di bumi ini.Salah satu pemanfaatan sampah daun yang dapat dilakukan adalah dengan pembuatan briket dari sampah.Briket merupakan bahan bakar alternatif yang dapat dibuat dari batubara, kayu, sekam dan bahkan dari sampah organik.Selain sebagai pemanfaatan sampah, briket sampah juga memiliki nilai ekonomis dan mudah digunakan. Bahan bakar minyak, bahan bakar gas merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbarui dan akan habis dalam puluhan tahun mendatang. Briket sampah sebagai alternatif bahan bakar dapat menjadi solusi ditengah krisis energi tersebut.Briket sampah daun ini tidak mengandung belerang sehingga tidak berbau menyengat.Harganya pun lebih murah dibandingkan dengan arang dari kayu.Kelebihan lainnya dari briket arang ini adalah pada saat digunakan tidak cepat menjadi abu karena lebih tahan lama.Namun sayang produksi briket arang ini belum bisa dipasarkan secara umum karena alat pembuatannya masih terbatas.

1

Pembuatan briket sampah organik ini dapat dilakukan dengan berbagai macam teknik mulai dari yang paling sederhana hingga yang paling rumit. Tentu kualitasnya akan didapatkan paling baik dengan metode yang paling canggih namun pada penelitian ini akan dilakukan hanya pada pembuatan briket sampah daun dalam skala kecil sehingga bisa diadopsi oleh masyarakat luas secara mudah. Secara sederhana proses pembuatan briket sampah ini meliputi pembuatan arang dari sampah daun, penumbukan arang, pencampuran perekat, pengepressan dan penjemuran Secara ekonomi bahwa pembuatan briket dari sampah daun ini bisa menjadibisnis yang sangat menjanjikan.Masyarakat saat ini sangat menginginkan harga bahan bakar stabil begitupun dengan pasokannya. Sistem bank sampah yang dikembangkan dapat meningkatkan pasokan sampah organik, khususnya sampah daun..Untuk mesin pencetakan/press dan pengeringan tanpa menggunakan energi listrik sehingga bebas biaya.Pasokan sampah organik dengan sistem bank sampah dapat melalui masyarakat luas Pemakai briket sampah daun ini adalah rumah tangga, pengusaha kuliner yang dapat juga yang utamanya menginginkan harga bahan bakar yang stabil dan juga dunia kuliner menyukai bahan bakar arang karena hasil masakan yang lebih lezat.Maka perlu dilakukan suatu analisa teknoekonomi untuk proses pembuatan briket sampah daun ini, agar layak dipakai masyarakat sebagai bahan bakar alternatif penganti bahan bakar minyak.

1.2 Permasalahan Dari latar belakang yang ada, maka didapatkan permasalahan bagaimana analisa tekno ekonomibriket daun keringagar dapat digunakan masyarakat umum sebagai bahan bakar alternative pengganti BBM?

1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk: 1. Mendapatkan data serta informasi karakteristik fisik briket sampah daun kering sebagai bahan bakar tungku.

2

2. mendapatkan jenis dan konsentrasi perekat yang sesuai untuk pembuatan briket sampah daun kering 3. Mengetahui nilai bakar briket sampah daun kering 4. Melakukan analisa tekno-ekonomi briket sampah daun kering agar dapat digunakan masyarakat umum dan menaikan harga briket sampah daun kering.

1.4 Kontribusi Penelitian Kontribusi ini adalah: 1

Untuk membantu pihak masyarakat umum dalam mengatasi masalah krisis energi dan membantu masyarakat menggunakan briket daun kering jadi bahan bakar alternatif pengganti BBM dari aspek tekno-ekonomi.

2.

Untuk peneliti, penelitian ini dapat mengembangkan teori-teori yang ada melalui aplikasi secara langsung pada penggunaan briket sampah daun pada masyarakat.

3.

Untuk Membantu mereduksi masalah lingkungan akibat penumpukan sampah daun kering.

.

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Energi Biomassa Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui pross fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, miyak nabati, bahan bangunan dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya. Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable) sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan (suistainable).

Di

Indonesia, biomassa merupakan sumber daya alam yang sangat penting dengan berbagai produk primer sebagai serat, kayu, minyak, bahan pangan dan lain-lain yang selain digunakan untuk memenuhi kebutuhan domestik juga diekspor dan menjadi tulang punggung penghasil devisa negara. Potensi biomassa di Indonesia yang bisa digunakan sebagai sumber energi jumlahnya sangat melimpah. Limbah yang berasal dari hewan maupun tumbuhan semuanya potensial untuk dikembangkan. Tanaman pangan dan perkebunan menghasilkan limbah yang cukup besar, yang dapat dipergunakan untuk keperluan lain seperti bahan bakar nabati. Pemanfaatan limbah sebagai bahan bakar nabati memberi tiga keuntungan langsung. Pertama, peningkatan efisiensi energi secara keseluruhan karena kandungan energi yang terdapat pada limbah cukup besar dan akan terbuang percuma jika tidak dimanfaatkan. Kedua, penghematan biaya, karena seringkali membuang limbah bisa lebih mahal dari pada memanfaatkannya. Ketiga, mengurangi keperluan akan tempat penimbunan sampah karena penyediaan tempat penimbunan akan menjadi lebih sulit dan mahal, khususnya di daerah perkotaan.

4

Selain pemanfaatan limbah, biomassa sebagai produk utama untuk sumber energi juga akhir-akhir ini dikembangkan secara pesat. Kelapa sawit, jarak, kedelai merupakan beberapa jenis tanaman yang produk utamanya sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.

Sedangkan ubi kayu, jagung, sorghum, sago

merupakan tanaman-tanaman yang produknya sering ditujukan sebagai bahan pembuatan bioethanol. Agar biomassa bisa digunakan sebagai bahan bakar maka diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa teknologi untuk konversi biomassa, dijelaskan pada Gambar 1. Teknologi konversi biomassa tentu saja membutuhkan

perbedaan pada alat yang digunakan untuk mengkonversi

biomassa dan menghasilkan perbedaan bahan bakar yang dihasilkan.

Gambar 1. Teknologi Konversi Biomassa Secara umum teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi dan konversi biokimiawi. Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung dibakar. Beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan. Konversi termokimiawi merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu terjadinya reaksi kimia dalam

5

menghasilkan bahan bakar. Sedangkan konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang menggunakan bantuan mikroba dalam menghasilkan bahan bakar. Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa di bikin briket. Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya. Pembuatan briket tidak terlalu sulit, alat yang digunakan juga tidak terlalu rumit.

2.2 Briket Biomassa Pembuatan briket arang atau biomasa lainnya meliputi tahapan: penggilingan, pencampuran dengan perekat, pencetakan/ pengempaan dan pengeringan. Menurut Nurhayati (1983), ukuran serbuk arang yang halus untuk bahan baku briket arang akan mempengaruhi ketahanan tekan dan kerapatan briket arang. Semakin halus maka kerapatannya akan semakin meningkat. Makin halus ukuran partikel, makin baik briket yang dihasilkan (Boedjang, 1973). Ukuran partikel yang terlalu besar akan menyulitkan proses perekatan, sehingga mengurangi keteguhan tekan briket yang dihasilkan. Sebaiknya partikel mempunyai ukuran 40-60 mesh (Mikrova, 1985). Tujuan pencampuran dengan perekat adalah untuk memperbaiki kerapatan (densitas) dari briket yang dihasilkan. Dengan pemakaian perekat maka tekanan yang diperlukan untuk pembentukan briket akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan briket tanpa memakai bahan perekat (Boedjang, 1973). Terdapat dua macam perekat yang biasa digunakan dalam pembuatan briket yaitu perekat yang berasap (tar, molase), dan perekat yang tidak berasap (pati dan dekstrin tepung beras). Untuk briket yang digunakan di rumah tangga sebaiknya memakai bahan perekat yang tidak berasap (Abdullah dan Irwanto, 1991). Menurut Sudrajat (1983), jenis perekat yang digunakan dalam pembuatan briket arang berpengaruh terhadap kerapatan, ketahanan tekan, nilai kalor, kadar

6

air dan kadar abu. Perekat pati menghasilkan briket dengan kerapatan dan kadar abu lebih tinggi daripada perekat molase, tetapi menghasilkan keteguhan tekan dan nilai kalor bakar lebih rendah. Hartoyo (1978) menyatakan bahwa untuk 40 gram briket arang dibutuhkan 2 gram tapioka yang ditambahkan air dengan suhu 70 oC sampai terbentuk kanji. Menurut Achmad (1991) setiap 1 kg serbuk arang memerlukan perekat 30 gram tepung tapioka (3 % dari berat serbuk arang) dan air sebanyak 1 liter. Kadar perekat dalam briket tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket dan menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5 %. Pengempaan dilakukan untuk menciptakan kontak antara permukaan bahan yang direkat dengan bahan perekat. Setelah perekat dicampurkan dan tekanan mulai diberikan, maka perekat yang masih dalam keadaan cair akan mulai mengalir ke segala arah permukaan bahan (Mikrova, 1995). Knight (1952) dalam Suryani (1987) menyatakan bahwa tekanan diperlukan supaya perekat dapat menyebar secara sempurna ke dalam celah-celah dan keseluruhan permukaan serbuk arang. Pada umumnya, semakin tinggi tekanan akan dihasilkan briket dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi pula. Menurut Boedjang (1973), penambahan tekanan melebihi batas tertentu akan menyebabkan kekuatan briket arang menurun kembali karena bahan perekat ikut terbuang keluar. Besarnya tekanan pengempaan akan berpengaruh terhadap kerapatan dan porositas briket arang yang dihasilkan. Briket yang terlalu padat akan sulit terbakar, sedangkan briket yang kurang padat dapat mengakibatkan terurainya briket pada saat pembakaran sehingga menimbulkan kesan tidak bersih meskipun laju pembakarannya cepat (Abdullah dan Irwanto, 1991). Briket yang dihasilkan setelah pengempaan masih mengandung air yang cukup tinggi (sekitar 50%). Tujuan pengeringan adalah mengurangi kadar air dalam briket sehingga memudahkan pembakaran briket dan sesuai dengan ketentuan kadar air briket yang berlaku. Pengeringan dapat dilakukan dengan alat pengering seperti oven, atau dengan penjemuran. Suhu pengeringan dengan oven umumnya 60 oC dengan lama pengeringan 24 jam. Jika dilakukan penjemuran,

7

lama penjemuran briket cukup tiga hari dalam kondisi cuaca yang cerah (Achmad, 1991). Mutu briket arang dan briket biomasa lainnya ditentukan berdasarkan sifat fisik dan kimianya, antara lain oleh kadar air, kadar abu, kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat, kerapatan (densitas), ketahanan tekan, dan nilai kalor. Menurut Hendra dan Pari (2000), briket yang memiliki mutu baik mempunyai ciri-ciri antara lain: (a) berwarna hitam dan apabila dibakar api yang dihasilkannya berwarna kebiru-biruan, (b) terbakar tanpa berasap, tidak memercikkan api dan tidak berbau, (c) tidak terlalu cepat terbakar. Menurut Syafrian (2005), yang diinginkan oleh konsumen terhadap briket sebagai sumber energi bahan bakar adalah murah, mudah dibakar, laju pembakaran rendah, nilai kalor tinggi dan tidak mudah pecah atau hancur selama disimpan.

2.3 Analisa Tekno Ekonomi 2.3.1

Analisa Nilai Kalor Briket Briket adalah

gumpalan

yang

terbuat dari bahan

lunak

yang

dikeraskan. Sedangkan briket bioarang yang sebenarnya termasuk bahan lunak yang dengan proses tertentu diolah menjadi bahan arang keras dengan bentuk tertentu. Kualitas bioarang ini tidak kalah dengan batu bara atau bahan bakar jenis arang lainnya (lsmun, 1995). Cara untuk menjadikan briket adalah dengan menumbuk bioarang tersebut

dalam lesung hingga menjadi adonan

berbuih dan lengket. Bila kurang lengket dapat ditambah perekat seperti kanji (Johanes, 1991 dalam lsmun UtiAdan, 1995). Briket boarang dapat dibuat dengan dua cara yaitu bahan organik diarangkan terlebih dahulu kemudian dicetak

atau

dengan mencetak

bahan organik terlebih

dahulu kemudian

diarangkan (Widarto dan Suraynata, 1995). Bomb calorimeter adalah alat yang paling umum untuk mengukur bahan pembakaran atau daya kalori dari suatu material. Dengan piranti ini suatu specimen test dari masa ditetapkan dan dibakar di bawah kondisi-kondisi di standarisasi. Proses pembakaran diaktifkan di dalam suatu atmosfer oksigen (di dalam suatu container volume tetap, pengeboman adalah suatu kapal yang

8

dibangun atau dibuat dengan tekanan tinggi). Semua itu terbenam di dalam suatu rendaman air sebelah luar dan keseluruhan alat adalah bejana Kalorimeter tersebut. Kapal Kalorimeter juga terbenam di dalam suatu rendaman air sebelah luar. Temperatur air di dalam bejana Kalorimeter dan redaman yang sebelah luarnya adalah kedua-duanya di monitor. Analisa kadar air suatu bahan bakar dimaksudkan untuk memperoleh data tentang kadar air yang dapat mempengaruhi besarnya energi kalor bersih pada bahan bakar tersebut. Kadar air yang diperoleh dalam pengujian ini dalam bentuk persentase. Berdasarkan kadar air tersebut didapatkan bahan kering yang digunakan untuk menganalisa kalor bersih dari hasil pengujian bomb calorimeter. Untuk mengetahui kadar air dari bahan kering dilakukan pengovenan dengan menggunakan oven listrik dalam suhu 105oC, kemudian dianalisa dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : C=

B-A (gram) …………………………………………………(1)

E =

D- A (gram) ……………………………………………….(2)

����������� ��� =

Keterangan:

−

� 100% ………………………………(3)

A = berat cawan kosong (gram) B = berat cawan dan briket basah (gram) C = berat briket basah (gram) D = berat cawan dan briket kering (gram) E = berat briket kering (gram) Analisis kalor suatu bahan bakar dimaksudkan untuk memperoleh data tentang energi kalor yang dapat dibebaskan oleh suatu bahan bakar dengan terjadinya reaksi/proses

pembakaran. Nilai kalor

bahan bakar dapat ditaksir dengan

melaksanakan pengujian pada 'oxygen bomb calorimeter', berbagai data hasil uji nilai kalor kemudian dapat dipergunakan untuk membentuk persamaanpersamaan empirik/semi empiric (Eddy dan Budi, 1990). Dalam analisa nilai kalor dengan oxygen bomb calorimeter untuk briket bioarang yang masih mengandung air yaitu Gross Energy ...