Pengaruh Komposisi Pembuatan Biobriket Dari Campuran Kulit Kacang Dan Serbuk Gergaji Terhadap Nilai Pembakaran PDF

Preview

Summary

PENGARUH KOMPOSISI PEMBUATAN BIOBRIKET DARI CAMPURAN KULIT KACANG DAN SERBUK GERGAJI TERHADAP NILAI PEMBAKARAN Agung Setiawan*, Okvi Andrio, Pamilia Coniwanti Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662 Abstrak Pene...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Pengaruh Komposisi Pembuatan Biobriket Dari Campuran Kulit Kacang Dan Serbuk Gergaji Terhadap Nilai Pembakaran Agung Budi Setiawan Jurnal Teknik Kimia

Cite this paper

Downloaded from Academia.edu 

Get the citation in MLA, APA, or Chicago styles

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Uji Eksperiment al Briket Biocoal Variasi Limbah Makanan, Tempurung Kelapa, Serbuk Kayu, Da… Seminar Nasional Teknik Lingkungan ULM PENGELOLAAN BAHAN BAKU BIOBRIKET DAN ASAP CAIR T EACHING BIOMASS T ECHNOLOGIES AT MED… Smk Bina Bhakt i Pert iwi Maryono wahyu rizqi wicaksono

PENGARUH KOMPOSISI PEMBUATAN BIOBRIKET DARI CAMPURAN KULIT KACANG DAN SERBUK GERGAJI TERHADAP NILAI PEMBAKARAN Agung Setiawan*, Okvi Andrio, Pamilia Coniwanti Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662

Abstrak Penelitian ini menggunakan bahan baku limbah serbuk gergaji kayu dan kulit kacang tanah dengan temperatur karbonisasi yang digunakan mulai dari 300 0C, 350 0C, 400 0C, 450 0C, sampai dengan 500 0C. Dan perekat yang digunakan pada penelitian berupa tepung sagu dengan kadar 20% dari berat briket bioarang. Nilai pembakaran yang optimal didapat pada temperatur karbonisasi 5000C yaitu senilai 5670,538 cal/gr. Kata kunci: briket, kulit kacang tanah, serbuk gergaji kayu, temperatur karbonisasi

Abstract In this research is used waste feed sawdust wood and peanut skin with temperature carbonization is used starting from 300 0C, 350 0C, 400 0C, 450 0C, up to 500 0C and adhesive is used in this research is sago powder with level 20% by weight of the charcoal briquette. The optimal combustion values are obtained in carbonization temperature 500 0C is 5670.538 calorie/g. Keywords: briquette, peanut skins, sawdust wood, value combustion. . 1.

PENDAHULUAN Masalah energi tidak lepas dari kehidupan manusia. Pertambahan jumlah penduduk, peningkatan pola hidup manusia dan semakin banyaknya industri yang berkembang mengakibatkan permintaan akan kebutuhan energi terus meningkat, sedangkan ketersediaaan cadangan energi semakin menipis. Hal ini berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak dunia khususnya minyak tanah di Indonesia. Oleh karena itu, diperlukan bahan bakar alternatif yang murah dan ramah lingkungan sebagai pengganti minyak tanah untuk industri kecil dan rumah tangga. Salah satunya energi alternatif tersebut adalah penggunaan briket dari limbah biomassa berupa serbuk gergaji kayu dan kulit kacang tanah. Industri mebel kayu merupakan salah satu indutri yang banyak terdapat di Indonesia. Dalam menjalankan proses usaha tersebut industri mebel menghasilkan limbah yang jarang sekali termanfaatkan oleh mayoritas orang, yaitu

Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, April 2012

serbuk gergaji. Berdasarkan data nasional BPS tahun 2006, produksi serbuk gergaji kayu di Indonesia sebesar 679.247 m3 dengan densitas 600 kg/m3 maka didapat 407.548,2 ton . Jika dari kayu yang tersedia tedapat 40% yang menjadi limbah serbuk gergaji, maka akan didapat potensi pembuatan briket sebesar 163.319,28 ton/th (Debi, 2010). Serbuk gergaji merupakan bahan yang masih mengikat energi yang melimpah dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan briket arang. Berdasarkan hasil penelitian Atok Setiawan (1990) dalam penelitian Unjuk Ketel Horizontal Return Turbular Dengan Bahan Bakar Briket Serbuk Gergaji Kayu Jati diperoleh Nilai kalor briket serbuk gergaji 4714 – 5519 kkal/kg. Kulit kacang tanah bagi sebagian orang barangkali tidak memiliki arti. Banyak sekali kulit kacang dibuang begitu saja tanpa adanya tindakan untuk mengatasi limbah rumah tangga tersebut. Berdasaran data BPS tahun 2009 produksi kacang tanah di Indonesia sebesar Page 9

763.507 Ton. Sedangkan di Provinsi Sumatera Selatan sebanyak 6.252 Ton. Jadi jika berat kulit kacang tanah 20% berat keseluruhan kacang tanah, maka kuantitas kulit kacang tanah di Indonesia sebesar 152.701 ton/th (Debi, 2010). Namun kulit kacang yang dianggap tidak berguna dan sering kali dilupakan, jika diproses kembali dapat dijadikan sebagai bahan bakar briket sebagai alternatif pengganti bahan bakar fosil akan memberikan banyak manfaat. Tidak hanya lebih ramah lingkungan dari pada bahan bakar fosil, melainkan juga sebagai bahan bakar alternatif yang dapat menjadi prioritas yang harus dikembangkan untuk mengatasi bahan bakar fosil yang semakin menipis. Berdasarkan pada penelitian oleh Budi Utomo K. W. (1988) telah meneliti tentang Analisis Termofisik Pada Briket Kulit Kacang dan didapatkan Nilai kalor briket kulit kacang 4301,01 – 4831,44 kkal/kg. Serbuk gergaji memiliki nilai kalor yang tinggi, bila dibandingkan kulit kacang tanah yang memiliki nilai kalor yang lebih rendah. Dewasa ini serbuk gergaji lebih banyak dimanfaatkan sebagai bahan pembuat mebel dan furniture oleh berbagai pihak sehingga membuat kuantitas nya relative menurun. Lain hal dengan kulit kacang tanah yang kuantitas nya banyak dan jarang sekali termanfaatkan, atas pertimbangan itu dilakukan penelitian pencampuran biobriket dari kedua bahan tersebut dengan diharapkan mendapat nilai pembakaran yang optimal dan memenuhi standar briket SNI sebagai energi alternatif pengganti minyak tanah.

Serbuk Gergaji Kayu Penggunaan berbagai jenis kayu sebagai bahan bakar telah banyak dilakukan. Dengan menggunakan barbagai jenis kayu sebagai bahan bakar seperti kayu bakar, serbuk gergaji kayu, ampas tebu, dan kayu bekas peti kemas ( Tranggono dkk, 1977 ). Menurut jofie F. Dumanauw (1996), kayu terdiri beberapa unsur kimia. Namun, persentase kandungan yang terdapat dalam kayu tersebut berbeda – beda untuk tiap – tiap jenis kayu. Biasanya jenis kayu keras memiliki persentase komposisi kimia yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kayu lunak. Komposisi unsur kimia dalam kayu secara umum dapat dilihat pada table berikut :

Page 10

Tabel 1. Komposisi Unsur Kimia Dalam Kayu No. Unsur % Berat Kering 1. Karbon 50 2. Hidrogen 6 3. Nitrogen 0,04 – 0,01 4. Abu 0,26 – 0,50 5. Oksigen 0 - 45 Sumber : J.F. Dumanauw,1996 Pada penelitian ini digunakan jenis kayu tembesu (Fagrarea Fragrans Roxb). Tembesu merupakan salah satu jenis tumbuhan hutan hujan tropis yang memiliki ketinggian antara 30 m – 50 m. daunnya runcing, buahnya bulat kecil lebih kurang sebesar biji jagung dan berkembang biak dengan baik di Sumatera Selatan. Bagian kayu tembesu yang merupakan salah satu limbah padat yaitu limbah potongan kayu atau serbuk hasil penggergajian kayu yang cukup menjadi masalah penting. Di Sumatera Selatan sendiri limbah kayu ini jarang dimanfaatkan dan biasanya dibuang begitu saja sehingga menyebabkan pencemaran di lingkungan perairan sekitar sungai Musi. Selain itu, pemanfaatan serbuk kayu dimasyarakat belum begitu luas. Penggunaannya baru terbatas pada bahan baku pembuatan pupuk, bahan bakar, dan bahan baku pada industri pengepresan kayu. Komponen kimia kayu terdiri dari beberapa unsur, yaitu : 1. Unsur Karbohidrat yang terdiri dari selulosa Selulosa merupakan polisakarida yang tersusun dari glukosa dengan rumus molekul C6H12O6. selulosa merupakan bahan utama kayu yang berkaitan erat dengan bahan struktural tumbuhan yang kompleks yang disebut lignin. Selulosa pada kayu terutama terletak pada dinding sel skunder, yaitu 39 – 45 % (Sjostrom,1995). 2. Unsur karbohidrat yang terdiri dari hemiselulosa Hemiselulosa merupakan senyawa dengan molekul – molekul besar yang berupa karbohidrat (J.F. Dumanauw,1996). Kadar hemiselulosa dalam kayu berkisar antara 15 – 25 % yang tersusun atas gula beratom C-5 dengan rumus molekul C5H10O5 yang disebut pentosan.

Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, April 2012

3. Unsur non karbohidrat yang terdiri dari lignin Lignin merupakan suatu polimer yang kompleks dengan bentuk amorf dan memiliki berat molekul yang tinggi (J.F. Dumanauw, 1996). Kadar lignin dalam kayu berkisar antara 18 – 33 %. Memiliki titik nyala 250 – 2750C. Lignin tersusun atas unit–unit fenil propan. Lignin yang terdapat diantara sel – sel di dalam dinding sel, berfungsi sebagai perekat antar sel. Lignin dapat mempertinggi sifat racun yang membuat kayu tahan bakteri–bakteri perusak dan serangga, namun ada beberapa kelompok mikroorganisme seperti jamur yang memiliki enzim tertentu yang tidak bisa dirombak oleh lignin ( Kirk dan Ferrel dalam Richard, 1996 ). 4. Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan (zat ekstraktif) Zat ekstraktif merupakan komponen kayu yang dapat larut dalam pelarut seperti ester, alcohol, bensin, dan air. Kadar rata–ratanya berkisay antara 3 – 8 % dari berat kayu kering, termasuk didalamnya resin, lilin, lemak, tannin, gula, pati, minyak, dan zat warna. Zat ekstraktif sangat penting untuk mempertahankan fungsi biologi pohon, karena dapat bersifat racun dan menghambat pertumbuhan bakteri dan serangga (Agoes. D, 1994). Zat ekstraktif juga berfungsi dalam proses pembuatan pulp dan kertas (Ajostrom E,1995). 5. Abu Selain senyawa diatas, didalam kayu juga terdapat beberapa zat organic yang disebut abu (sisa pembakaran). Kadar abu dalam kayu sekitar 0,2 – 1 % dari berat kayu kering (J.F. Dumanauw,1996). Komponen utama abu kayu adalah kalium, kalsium, magnesium, dan silicon (D. Fengel dan G. Wegener, 1983). Kulit Kacang Tanah Kacang tanah (Arachis hypogaea L.) merupakan tanaman polong-polongan atau legum kedua terpenting setelah kedelai di Indonesia. Tanaman ini berasal dari Amerika Selatan namun saat ini telah menyebar ke seluruh dunia yang beriklim tropis atau subtropis. Kacang tanah budidaya dibagi menjadi dua tipe: tipe tegak dan tipe menjalar. Tipe menjalar lebih disukai karena memiliki potensi hasil lebih tinggi.

Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, April 2012

Tabel 2. Komposisi Kimia Kacang Tanah Komponen Komposisi No. Kimia (%) 1 Lignin 30 – 40 2 Hemiselulosa 25 – 30 3 Selulosa 25 – 30 4 Abu 5,3 – 7,3 5 Air 4,95 – 7,75 Sumber : Silvi Oktavia, 2008 Briket Bioarang Briket bioarang adalah gumpalan-gumpalan atau batangan-batangan arang yang terbuat dari bioarang (bahan lunak). Bioarang sebenarnya termasuk bahan lunak yang dengan proses tertentu diolah menjadi bahan arang keras dengan bentuk tertentu. Kualitas bioarang ini tidak kalah dengan batubara atau bahan bakar jenis arang lainnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat briket arang adalah berat jenis bahan bakar atau berat jenis serbuk arang, kehalusan serbuk, suhu karbonisasi, dan tekanan pengempaan. Selain itu, pencampuran formula dengan briket juga mempengaruhi sifat briket. Menurut Mahajoeno (2005), syarat 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: a. Mudah dinyalakan b. Tidak mengeluarkan asap c. Emisi gas hasil pembakaran tidak mengandung racun d. Kedap air dan hasil pembakaran tidak berjamur bila disimpan pada waktu lama e. Menunjukkan upaya laju pembakaran (waktu, laju pembakaran, dan suhu pembakaran) yang baik.(Nursyiwan dan Nuryetti, 2005). Teknologi Pembriketan Proses pembriketan adalah proses pengolahan yang mengalami perlakuan penggerusan, pencampuran bahan baku, pencetakan dan pengeringan pada kondisi tertentu, sehingga diperoleh briket yang mempunyai bentuk, ukuran fisik, dan sifat kimia tertentu. Secara umum beberapa spesifikasi briket yang dibutuhkan oleh konsumen adalah sebagai berikut : 1. Daya tahan briket. 2. Ukuran dan bentuk yang sesuai untuk penggunaannya. 3. Bersih (tidak berasap), terutama untuk sektor rumah tangga. 4. Bebas gas-gas berbahaya. Page 11

5. Sifat pembakaran yang sesuai dengan kebutuhan (kemudahan dibakar, efisiensi energi, pembakaran yang stabil). (Diana Ekawati Fajrin, 2010) Briket adalah bahan bakar padat yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif yang mempunyai bentuk tertentu. Kandungan air pada pembriketan antara 10 – 20 % berat. Ukuran briket bervariasi dari 20 – 100 gram. Pemilihan proses pembriketan tentunya harus mengacu pada segmen pasar agar dicapai nilai ekonomi, teknis dan lingkungan yang optimal. Pembriketan bertujuan untuk memperoleh suatu bahan bakar yang berkualitas yang dapat digunakan untuk semua sektor sebagai sumber energi pengganti. Beberapa tipe / bentuk briket yang umum dikenal, antara lain : bantal (oval), sarang tawon (honey comb), silinder (cylinder, telur (egg), dan lain-lain. Adapun keuntungan dari bentuk briket adalah sebagai berikut : 1. Ukuran dapat disesuaikan dengan kebutuhan. 2. Porositas dapat diatur untuk memudahkan pembakaran. 3. Mudah dipakai sebagai bahan bakar. (Brades, A. C & Tobing, F. S., 2007) Bahan Perekat Untuk merekatkan partikel – partikel zat dalam bahan baku pada proses pembuatan briket maka diperlukan zat perekat sehingga dihasilkan briket yang kompak. Berdasarkan fungsi dari perekat dan kualitasnya, pemilihan bahan perekat dapat dibagi sebagai berikut : 1) Berdasarkan sifat/bahan baku perekat briket. Adapun karakteristik bahan baku perekatan untuk pembuatan briket adalah sebagai berikut: a. Memiliki gaya kohesi yang baik bila dicampur dengan semikokas atau batubara. 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 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 (tanah liat), natrium silikat. Page 12

b.

Pengikat Organik Pengikat organik menghasilkan abu yang relative sedikit setelah pembakaran briket dan umumnya merupakan bahan perekat yang efektif. Contoh dari pengikat organik diantara nya kanji, tar, aspal, amilum, molase dan parafin. Adapun bahan perekat dalam pembuatan briket ini adalah tepung tapioka (sagu). Sagu merupakan tanaman tropik yang sangat produktif sebagai penghasil pati dan energi. Diperkirakan produktifitas sagu dapat mencapai dua kali produktifitas ubi kayu. Pada saat ini potensi produksi sagu di Indonesia diperkirakan 4.913 ton tepung kering per tahun. Jumlah ini masih dapat dikembangkan menjadi 90 kali lipat jika dilakukan pemanfaatan 50 persen dari total daerah rawa yang ada dan dilakukan perbaikan teknik budidaya. (Soekarto dan Wijandi, 1983)

Analisa Proksimat Briket Analisa Proksimat bertujuan untuk menetukan kandungan moisture (M), ash (A), volatile matter (VM), fixed carbon (FC), dan nilai kalor dari briket. 1) Kandungan Air (moisture) Moisture yang dikandung dalam briket dapat dinyatakan dalam dua macam : a) Free moisture (uap air bebas) Free moisture dapat hilang dengan penguapan, misalnya dengan air-dying. b) Inherent moisture (uap air terikat) Kandungan inherent moisture dapat ditentukan dengan memanaskan briket antara temperature 104 – 1100C selama satu jam. 2) Kandungan Abu (ash) Abu adalah zat anorganik sebagai berat yang tinggal apabila briket dibakar secara sempurna. Briket dengan kandungan abu tinggi sangat tidak mengutukan karena akan membentuk kerak. 3) Kandungan Zat terbang (Volatille matter) Volatille matter adalah bagian dari briket dimana akan berubah menjadi volatile matter (produk) bila briket tersebut dipanaskan tanpa udara pada suhu lebih kurang 9500C. Untuk kadar volatile matter ± 40 % pada pembakaran akan memperoleh nyala yang panjang dan akan memberikan asap yang banyak. Sedangkan untuk kadar volatile matter rendah antara 15 – 25% lebih disenangi dalam pemakaian karena asap yang dihasilkan sedikit.

Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, April 2012

Standar Kualitas Briket Arang Briket arang daun dan rerumputan belum memiliki standar yang bertaraf nasional maupun internasional. Tetapi briket arang kayu untuk bahan baku kayu, kulit keras dan batok kelapa telah memiliki standar yaitu SNI (Standar Nasional Indonesia) no. SNI 01-6235-2000 dengan syarat mutu meliputi kadar air: maksimal 8% b/b; bagian yang hilang pada pemanasan 9500C : maksimal 15%; kadar abu : maksimal 8%; kalori (atas dasar berat kering), minimal 5000 kal/gr. (Diana Ekawati Fajrin, 2010)

2.

3. 4.

5.

METODOLOGI 6.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sebagai berikut: 1. Serbuk Gergaji Kayu 2. Kulit kacang tanah 3. Bahan perekat yaitu tepung sagu / Kanji 4. Aquadest 5. NaOH 0,1 N Prosedur Penelitian a. Proses Pembuatan Karbon/Arang Serbuk Gergaji kayu dan Kulit Kacang Tanah dengan proses karbonisasi. 1) Serbuk gergaji kayu dan Kulit Kacang tanah dibersihkan dari pengotornya (tanah). 2) Jemur serbuk gergaji kayu dan Kulit kacang tanah sampai benar – benar kering. 3) Serbuk gergaji kayu dan kulit kacang tanah dimasukkan ke dalam cawan porselin. 4) Kemudian dilakukan karbonisasi menggunakan furnace dengan temperatur 300 oC, 350 oC, 400 oC, 450 oC, 500 oC selama 45 menit. Angkat dan dinginkan. Arang serbuk gergaji kayu dan kulit kacang tanah kemudian digerus dalam cawan porselin dan diayak dengan ayakan dengan sieve 40 mesh.

7. 8.

9.

Arang yang dihasilkan tersebut dihaluskan di kurs porselin. Lakukan pengayakan dengan ukuran 40 mesh untuk arang serbuk gergaji kayu dan arang kulit kacang tanah. Arang serbuk gergaji kayu dan kulit kacang tanah yang telah disaring selanjutnya dicampur dengan perbandingan komposisi campuran 80 % SK : 0 % KK, 70 % SK : 10 % KK, 60 % SK : 20 % KK, 50 % SK : 30 % TK, 0 % SK : 80 % KK. Selanjutnya pada saat pencampuran ditambahkan lem kanji sebanyak 20 % dari seluruh campuran arang serbuk gergaji kayu dan kulit kacang tanah. Setelah bahan – bahan tersebut dicampur secara merata, selanjutnya dimasukkan kedalam cetakan briket kemudian dikempa/dipress. Setelah itu, briket yang sudah jadi dibiarkan pada ruangan suhu kamar selama 24 jam. Setelah itu, biobriket di panaskan dalam oven selama 24 jam dengan temperature 50 o C. Keluarkan briket dari dalam oven dan biarkan sampai dingin. Briket siap dianalisa dengan uji analisa proximat.

d. Prosedur Uji Kualitas Briket Penelitian ini menghasilkan produk berupa briket dari sebuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang perlu dilakukan pengujian. Uji proximat terhadap briket meliputi : a. Kadar Air Lembab (Inherent Moisture) b. Kadar Abu (Ash Content) c. Kadar Zat Terbang (Volatile Matter) d. Kadar Karbon Padat (Fixed Carbon) e. Nilai Kalor (Calorific Value)

3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Nilai Kalor (Calorific Value)

b.

Prosedur Pembuatan Larutan Sagu / Kanji 1) Timbang tepung sagu sesuai dengan variasi komposisi yang diinginkan. 2) Tambahkan aquadest dan sedikit NaOH 0,1 N hingga terbentuk larutan. 3) Panaskan larutan di atas hot plate hingga mendidih (berubah menjadi kental).

c. 1. 2.

Prosedur Pembuatan Briket Arang Bahan baku dalam keadaan kering dan siap dikarbonisasi. Lakukan pembakaran di atas furnace.Suhu pembakarannya 300 oC, 350 oC 400 oC, 450 o C, 500 oC.

Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, April 2012

Gambar 1. Hubungan antara suhu karbonisasi terhadap nilai kalor briket bioarang dari Serbuk Gergaji Kayu (SK) Page 13

Dari gambar 1 di atas, dapat dijelaskan bahwa semakin tinggi suhu karbonisasi maka nilai kalor akan semakin meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi suhu karbonisasi maka semakin sempurna karbonisasi dari serbuk gergaji kayu tersebut. Selain itu, semakin tinggi suhu maka semakin tinggi juga kadar fixed carbon dalam arang serbuk gergaji kayu semakin meningkat sedangkan kadar airnya akan semakin berkurang sehingga nilai kalor dari briket bioarang akan semakin meningkat juga. Dari gambar . di atas, juga dapat dilihat bahwa nilai pembakaran yang di hasilkan pada setiap temperatur sudah memenuhi standar nilai pembakaran SNI (Standar Nasional Indonesia) yaitu ≥ 5000 Cal/gr.

rendah jika dibandingkan dengan selulosa ...