Upload
aufa-fauzan
View
47
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134
CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)
DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU
Tri Kusuma Wardani S1 Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya
e-mail:[email protected]
I Wayan Susila Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya
e-mail: [email protected]
Abstrak
Saat ini cadangan bahan bakar fosil Indonesia bahkan dunia sudah sangat menipis seiring bertambahnya jumlah
penduduk Indonesia maupun dunia, maka dari itu negara Indonesia dan negara negara lain memerlukan sumber bahan
bakar alternatif yang baru dan terbarukan serta ramah lingkungan, dan efisien. Biobriket adalah salah satu sumber bahan
bakar alternatif yang bahan dasarnya berasal dari biomassa. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi
terbaik biobriket berbahan campuran arang limbah ampas tebu dan arang tempurung kelapa dengan perekat tetes tebu
dan kualitasnya dibandingkan dengan standar mutu briket batubara yang ada. Penelitian ini merupakan penelitian
eksperimen dengan obyek penelitian adalah biobriket berbahan campuran arang limbah ampas tebu dan arang
tempurung kelapa dengan perekat tetes tebu. Teknik analisis data menggunakan metode deskriptif. Bahan dasar
jumlahnya 1000 gram dengan perbandingan jumlah arang ampas tebu dan tempurung kelapa yaitu : sampel 1 terdiri dari
10% arang limbah ampas tebu dengan 90% arang tempurung kelapa ; sampel 2 terdiri dari 30% arang limbah ampas
tebu dengan 70% arang tempurung kelapa ; sampel 3 terdiri dari 50% arang limbah ampas tebu dengan 50% arang
tempurung kelapa ; sampel 4 terdiri dari 70% arang limbah ampas tebu dengan 30% arang tempurung kelapa ; dan
sampel 5 terdiri dari 90% arang limbah ampas tebu dengan 10% arang tempurung kelapa dengan penambahan masing
masing 800 gram perekat tetes tebu. Parameter untuk mengetahui hasil pengujian karakteristik pembakaran biobriket
yang baik meliputi nilai kalor, kadar abu, kadar air, kerapatan dan kuat tekan dari biobriket berbahan baku campuran
arang limbah ampas tebu dan arang tempurung kelapa dengan zat perekat tetes tebu. Karakteristik biobriket yang
terbaik akan dibandingkan dengan karakteristik standart mutu biobriket di Negara Jepang, Amerika, Inggris maupun
Indonesia. Dari hasil penelitian diketahui bahwa komposisi terbaik biobriket berbahan campuran arang limbah ampas
tebu dan arang tempurung kelapa dengan perekat tetes tebu yaitu sampel no 5. Terdiri dari 10% arang limbah ampas
tebu dengan 90% arang tempurung kelapa dengan penambahan 800 gram tetes tebu. Pada komposisi ini menghasilkan
nilai kalor sebesar 6089,923 kal/g, kadar air 8,27%, kadar abu 2%, kerapatan 0,846 g/cm dan kuat tekan 15,68 kg/cm. Nilai kalor memenuhi standart Jepang dan Indonesia, kadar air belum memenuhi standart 4 negara, kadar abu
memenuhi standart 4 negara, kerapatan lebih rendah daripada standar mutu Amerika dan Jepang namun lebih tinggi
dibanding nilai standar mutu briket negara Inggris sedangkan kuat tekan memenuhi standart Inggris.
Kata kunci : biobriket, arang ampas tebu, arang tempurung kelapa, tetes tebu
Abstract
Indonesia's fossil fuel reserving and even the world has been severely thinned with increasing the population of
Indonesian and the world, so that Indonesia and other countries need alternative fuel sources, which is new and
renewable, environmentally friendly, and efficient. Bio briquette is one alternative fuel source that is essentially derived
from biomass materials . This study aims to determine the best composition bio briquetteproduction from a mixture of
charcoal waste bagasse and coconut shell charcoal with adhesive molasses and itwas compared to the standards quality
of existing coal briquettes . This study is an experimental study which the object of study is bio briquette from a mixture
of charcoal waste bagasse and coconut shell charcoal with adhesive molasses. Data analysis using descriptive methods .
The basic ingredients is 1000 grams with a ratio of the amount of bagasse and coconut shell charcoal is for 1st sample
consisted of 10 % bagasse charcoal and 90 % coconut shell charcoal; 2nd
sample consiste of 30 % bagasse charcoal and
70 % coconut shell charcoal; 3rd
sample consisted of 50 % bagasse charcoal and 50 % coconut shell charcoal; 4th
sample
consisted of 70 % bagasse charcoal and 30 % coconut shell charcoal and 5th
sample consisted of 90 % bagasse charcoal
with 10 % coconut shell charcoal; and each of those samplewas added 800 grams of adhesive molasses . This study
used any parameters to determine the test results of good combustion bio briquette characteristics. The parameters
include heating value, ash content, water content, density and compressive strength of bio briquette charcoal made from
a mixture of waste bagasse and coconut shell charcoal with molasses adhesive. The best characteristics bio briquette are
compared with the characteristics of quality standards bio briquette in Japan, USA, UK and Indonesia. The finding of
this study found that the best bio briquette composition of a mixture waste bagasse and coconut shell charcoal with
adhesive molasses is fifth sample. Which was consisted of 10 % bagasse charcoal with 90 % coconut shell charcoal
with the addition of 800 grams of molasses. This composition produces 6089.923 cal/g of calorific value, 8.27% of
water content, 2 % of ash content, 0.846 g/cm density and 15.68 kg/cm of compressive strength. The heating value
fulfill the Japanese and Indonesian standard , the water content hadnt fulfilled the 4 countries standard, ash content
Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa
129
fulfilled of 4 countries standard,density was lower than the American and Japanese quality standard but higher than the
value of the UK quality standard briquettes while the compressive strength fulfilled UK standards .
Keywords : bio briquette, bagasse charcoal , coconut shell charcoal , molasses
PENDAHULUAN
Saat ini cadangan bahan bakar fosil Indonesia
bahkan dunia sudah sangat menipis seiring bertambahnya
jumlah penduduk Indonesia maupun dunia, maka dari itu
negara Indonesia dan negara negara lain memerlukan
sumber bahan bakar alternatif yang baru dan terbarukan
serta ramah lingkungan.
Biobriket merupakan sumber alternatif yang
murah dan dapat dikembangkan secara massal dalam
waktu singkat dengan minim biaya, sehingga biobriket
dari limbah ini merupakan jawaban dari masalah krisis
energi yang terjadi akhir - akhir ini. Pada pembuatan
biobriket memerlukan campuran biomassa, selama ini
campuran biomassa dalam pembuatan biobriket antara
lain ampas tebu, jerami, jarak, ampas aren, tempurung
kelapa, sabut kelapa dan serbuk gergaji. Sedangkan pada
penelitian ini menggunakan bahan baku ampas tebu dan
tempurung kelapa karena jumlahnya sangat banyak dan
melimpah.
Tanaman tebu (Saccharum officinarum L.)
merupakan salah satu jenis tanaman yang hanya dapat
ditanam di daerah yang memiliki iklim tropis. Luas areal
tanaman tebu di Indonesia mencapai 344 ribu hektar
dengan kontribusi utama adalah di Jawa Timur (43,29%),
Jawa Tengah (10,07%), Jawa Barat (5,87%), dan
Lampung (25,71%).
Limbah ampas tebu yang digunakan dalam
penelitian ini adalah limbah ampas tebu dari sisa sisa
penjualan es tebu dipinggir jalan. Karena limbah ampas
tebu ini tidak pernah digunakan sama sekali, hanya
menjadi bahan yang tidak berguna dan dibuang begitu
saja. Jadi penelitian ini memanfaatkan bahan yang tidak
terpakai menjadi bahan bakar biobriket yang sangat
bermanfaat. Selain menjadi bahan bakar biobriket,
penelitian ini menjadi jawaban dari permasalahan sampah
ampas tebu.
Tanaman kelapa (Cocos nucifera L) merupakan
salah satu tanaman yang termasuk dalam famili Palmae
dan banyak tumbuh di daerah tropis, seperti di Indonesia.
Tanaman kelapa membutuhkan lingkungan hidup yang
sesuai untuk pertumbuhan dan produksinya. Faktor
lingkungan itu adalah sinar matahari, temperatur, curah
hujan, kelembaban, dan tanah (Palungkun, 2003).
Tempurung kelapa termasuk golongan kayu keras dengan
kadar air sekitar enam sampai sembilan persen (dihitung
berdasar berat kering), dan terutama tersusun dari lignin,
selulosa dan hemiselulosa.
Campuran antara limbah ampas tebu dan
tempurung kelapa inilah yang menjadi titik dari
penelitian kali ini, dengan menggunakan bahan perekat
tetes tebu. Pada penelitian ini, hasil karakteristik
pembakaran biobriket dari campuran diatas akan
dibandingkan dengan karakteristik umum briket batubara
menurut nilai standar mutu briket batubara di empat
negara ini, yang ditunjukkan pada Tabel 1. seperti
berikut:
Tabel 1. Standart Mutu Briket Batubara
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
Berdasarkan uraian dan penjelasan latar belakang
diatas, maka penelitiain ini melakukan pembuatan
biobriket dari campuran limbah ampas tebu dan
tempurung kelapa dengan perekat tetes tebu
Tujuan dari penelitian ini adalah Untuk
mengetahui perbandingan ideal antara arang limbah
ampas tebu dan arang tempurung kelapa dengan perekat
tetes tebu. Dan Untuk mengetahui hasil pengujian
karakteristik pembakaran biobriket yang meliputi nilai
kalor (heating value), kadar abu (ash content), kadar air
(water content), kerapatan (density) dan kuat tekan
(compressive strength) dari biobriket berbahan baku
campuran arang limbah ampas tebu dan arang tempurung
kelapa dengan zat perekat tetes tebu.
Manfaat Sebagai salah satu bahan bakar alternatif
yang dapat mengurangi krisis sumber daya alam,
memanfaatkan limbah pabrik maupun limbah rumah
tangga yang kurang dimanfaatkan secara baik dan benar,
khususnya limbah ampas tebu dan tempurung kelapa.
METODE
Rancangan Penelitian
Gambar 1. Rancangan Penelitian
127
JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134
Tempat Penelitian
Laboratorium Bahan Bakar dan Pelumas dan Laboratorium Fabrikasi Jurusan Teknik Mesin
Universitas Negeri Surabaya untuk pengolahan
bahan pembuat dan pengepresan biobriket.
Laboratorium Beton Jurusan Teknik Sipil Universitas Negeri Surabaya untuk melakukan
pengujian kerapatan pada biobriket.
Laboratorium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin Universitas Brawijaya Malang untuk pengujian
kadar abu, kadar air, dan nilai kalor.
Laboratorium Dasar Bersama Jurusan Farmasi Universitas Airlangga Surabaya untuk pengujian
kuat tekan pada biobriket
Variabel Penelitian
Variabel bebas
Variabel bebas merupakan variabel yang
mempengaruhi terhadap timbulnya variabel terikat.
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah biobriket
yang berbahan dasar arang limbah ampas tebu
(bagasse) dengan campuran arang tempurung
kelapa dengan pengikat tetes tebu.
Tabel 2.Komposisi campuran dasar biobriket No.
Sampel
Ampas Tebu
(%)
Tempurung Kelapa
(%) Tetes Tebu
1 90 10
40 / 800 gram
2 75 25
3 50 50
4 25 75
5 10 90
50 / 1000 gram
Variabel Terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang
menjadi akibat karena adanya variabel bebas.
Variabel terikat dalam penelitian ini adalah nilai kalor
(heating value), kadar abu (ash content), kadar air
(water content), kerapatan (density) dan kuat tekan
(compressive strength) biobriket.
Variabel Kontrol Variabel kontrol merupakan variabel yang
dikendalikan sehingga pengaruh variabel bebas
terhadap variabel terikat tidak dipengaruhi oleh faktor
luar yang tidak diteliti. Variabel kontrol dalam
penelitian ini adalah: - Suhu Pengarangan yang dikontrol adalah 250C. - Tekanan pengepresan maksimal sebesar 200 bar
(200,8756 kg/cm).
Alat dan Instrumen Penelitian
Alat penelitian merupakan alat yang digunakan
untuk membantu menyelesaikan penelitian, alat yang
digunakan dalam penelitian ini adalah :
Drum, kompor dan LPG yang dilengkapi thermocontrol dan thermoconuple untuk membakar
bahan tebu menjadi arang
Blender atau penghalus untuk menghaluskan ampas tebu dan tempurung kelapa hingga menjadi serbuk
arang
Instrumen penelitian merupakan peralatan uji
yang digunakan untuk memperoleh data penelitian.
instrumen yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
Mesin pres - Merk : ENERPAC RO106 - Spesifikasi Alat : Tekanan Maksimal 10.000
psi atau 700 bar
Timbangan Digital - Merk : ACIS excellence in measurement - Tingkat Ketelitian : 0,001 gram
Oxygen Bomb Calorimeter digunakan untuk mengukur nilai kalor bahan bakar padat maupun cair
Ayakan (10 mesh) digunakan untuk memisahkan serbuk arang kasar dan halus sehingga ukuran serbuk
menjadi sama atau homogen.
Thermocontrol untuk mengontrol suhu pengarangan
tetap 250C.
Oven digunakan untuk proses pengeringan biobriket yang sudah dicetak.
Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data penelitian ini
menggunakan teknik eksperimen, yaitu mengukur atau
menguji obyek yang diteliti dan mencatat data data yang
diperlukan. Data data yang diperlukan tersebut adalah
nilai kalori (heating value), kadar abu (ash content),
kadar air (water content), kerapatan (density), dan kuat
tekan (compressive strength) biobriket.
Teknik Analisis Data
Obyek yang akan diteliti dalam pembuatan
biobriket ini adalah karakteristik pembakaran meliputi
nilai kalori (heating value), kadar abu (ash content),
kadar air (water content), kerapatan (density), dan kuat
tekan (compressive strength) biobriket.
Teknik analisis data yang digunakan untuk
menganalisa data adalah deskriptif kuantitatif yang
diperoleh dari eksperimen, dimana hasilnya berupa data
kuantitatif dalam bentuk Tabel dan ditampilkan dalam
bentuk grafik. Langkah selanjutnya adalah
mendeskripsikan atau menggambarkan data tersebut
sebagaimana adanya dalam bentuk kalimat yang mudah
dibaca, dipahami dan dipresentasikan sehingga pada
intinya adalah sebagai upaya member jawaban atas
permasalahan yang diteliti. (Sugiyono,2007;147)
Prosedur Pengujian
Persiapan - Mempersiapkan alat dan bahan Alat alat yang digunakan dalam penelitian ini
adalah drum, ayakan, timbangan, heater, mesin pres
hidrolik
Bahan bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah ampas tebu, tempurung kelapa,
dan tetes tebu.
Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa
129
- Membakar 20 kilogram ampas tebu dan 20 kilogram tempurung kelapa yang akan
digunakan didalam drum secara bergantian.
- Mengeringkan ampas tebu dan tempurung kelapa sampai kering.
- Menghaluskan ampas tebu dan tempurung kelapa hingga menjadi tepung arang dengan
blender.
- Mengayak serbuk arang ampas tebu dan tempurung kelapa dengan ayakan 10 mesh
hingga menjadi tepung arang yang homogen.
Percobaan - Mencampurkan tepung ampas tebu dengan
tepung tempurung kelapa dan larutan perekat
tetes tebu dengan komposisi yang sudah
dijelaskan dalam variabel penelitian.
- Memasukkan adonan kedalam pipa besi kemudian meletakkan bilah besi diatas adonan
kemudian mencetak campuran biobriket
menggunakan mesin press dengan tekanan 200
bar (200,8756 kg/cm) menjadi padatan.
- Mengeluarkan hasil cetakan padatan biobriket dan melakukan penimbangan pada biobriket
untuk mendapatkan berat awal biobriket
- Mengeringkan biobriket dengan menggunakan
oven dengan suhu 110C selama 2 jam. - Biobriket yang sudah kering ditimbang kembali
beratnya
Analisis
Analisis yang dilakukan meliputi kadar air
(water content), kadar abu (ash content), nilai kalor
(heating value), kerapatan (density) dan kuat tekan
(compressive strength) biobriket.
Kadar Air (Water Content) Dilakukan penimbangan 1 gram sampel dalam
aluminium foil yang telah diketahui beratnya, meratakan
sampel kemudian dimasukkan kedalam alat yang
digunakan untuk mengukur nilai kadar air. Tunggu
beberapa saat dan akan keluar hasil dari kadar air tersebut
Kadar Abu (Ash Content) Dilakukan penimbangan 2-3 gram contoh
kedalam cawan platina yang telah diketahui bobotnya.
Membuat sampel menjadi abu, setelah semua arang
hilang, nyala diperbesar atau dipindahkan ke dalam tanur
(800 - 900C) selama 2 jam. Bila seluruh contoh telah menjadi abu, cawan didinginkan dalam desikator,
kemudian timbang bobot tetap.
Perhitungan :
Kadar Abu (%) = [(A - B) /C] x 100 (1)
Dimana :
A = Berat cawan dan sisa abu (gram)
B = Berat cawan (gram)
C = Berat sampel yang digunakan (gram)
Nilai Kalor (Heating Value) Nilai kalor adalah energi yang dibebaskan tiap
jumlah satuan bahan bakar ketika bahan yang mudah
terbakar dan produk pembakaran didinginkan kembali ke
temperatur awal bahan yang terbakar tersebut. Setiap
jenis bahan bakar harus diketahui apakah bahan bakar
tersebut mempunyai nilai kalor yang tinggi.
Semakin tinggi nilai kalor yang dikandung suatu
bahan bakar, semakin baik bahan bakar tersebut
digunakan untuk proses pembakaran. Nilai kalor
ditentukan dalam uji standar dalam Bomb Kalorimeter.
Analisa Nilai Kalor seperti berikut :
- Siapkan 2 liter air, kemudian masukkan ke dalam oval bucket.
- Timbang bahan yang diuji kurang lebih 1 gram, bahan yang digunakan adalah biobriket campurang
arang ampas tebu dan arang tempurung kelapa,
kemudian masukkan ke dalam combustion capsule.
- Pasang kawat sepanjang 10 cm sehingga mengenai bahan bakar yang diuji tanpa mengenai permukaan
besi combustion capsule dengan menggunakan
bantuan bomb head support stand.
- Masukkan bahan bakar yang diuji dalam combustion capsule tadi bersama dengan kawat, ke dalam oxygen
bomb.
- Hubungkan semua peralatan bomb calorimeter dengan listrik.
- Isi oxygen bomb dengan oksigen yang bertekanan 30 atm 35 Atm menggunakan bantuan auto charger.
- Setelah selesai, masukkan oxygen bomb ke dalam oval bucket yang telah terisi air.
- Kemudian masukkan oval bucket ke dalam adiabatic calorimeter, lalu tutup.
- Pindahkan posisi switch ke posisi on. - Sterilkan/samakan suhu dari aquades/air di oval
bucket dengan suhu water jacket dengan
menggunakan switch hot/cold.
- Setelah sama, catat suhu yang terjadi. - Kemudian, bakar bahan bakar yang diuji tersebut. - Beberapa saat kemudian, catat kembali suhu yang
terjadi pada aquades/air (catat temperatur maksimum
yang tercapai).
- Setelah itu hitung selisih temperatur di air pada kondisi awal dengan kondisi setelah terjadi
pembakaran. Selisih tersebut kalikan dengan
standard benzoid.
- Setelah itu hitung sisa kawat yang terbakar . - Masukan kerumus pengujian nilai kalor
Perumusan :
Nilai Kalor = (EE x T) (Acid) (Fulse) (2)
Massa bahan
Ket :
Acid ( Sisa Abu ) = 10 kal / gram
Fulse ( panjang kawat yang terbakar ) = 1 cm = 1 kal
/ gram
EE = Standar Benzoit
T = Selisih Suhu
Kerapatan (Density) Pengujian ini dilakukan dengan mendeterminasi
berapa besarnya rapat massa pada dimensi volumetrik
biobriket dari limbah ampas tebu dan tempurung kelapa.
Perumusan :
Kerapatan biobriket =
(3)
Volume biobriket = 0,25 (4)
JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134
Dimana :
= Kerapatan biobriket (g/cm) = Massa biobriket (gram) = Jari jari (cm) = Tinggi biobriket (cm) = Volume biobriket (cm)
Kuat Tekan (Compressive Strength) Kuat tekan menunjukkan ketahanan biobriket
terhadap tekanan luar sehingga mengakibatkan biobriket
itu pecah atau hancur. Semakin besar nilai kuat tekan
briket maka daya tahan biobriket semakin baik.
Ketahanan atau keteguhan tekan menunjukkan daya
tahan atau kekompakan biobriket terhadap tekanan luar
sehingga mengakibatkan biobriket itu pecah atau hancur.
Semakin besar nilai kuat tekan berarti daya tahan atau
kekompakan biobriket semakin baik. Kondisi tersebut
sangat menguntungkan didalam pengemasan, distribusi
maupun pengangkutan (Hendra dan Darmawan, 2000)
Analisa Kuat Tekan yaitu dilakukan dengan
menggunakan mesin press. Biobriket dibebani beban
tertentu sampai hancur.
Analisis Data Analisis data menggunakan metode deskriptif,
yaitu dengan mendeskripsikan atau mengGambarkan
secara sistematis, faktual dan akurat mengenai realita
yang diperoleh selama pengujian. Data hasil penelitian
yang diperoleh dimasukkan dalam Tabel dan ditampilkan
dalam bentuk grafik. Selanjutnya dideskripsikan dengan
kalimat sederhana sehingga mudah dipahami untuk
mendapatkan jawaban dari permasalahan yang diteliti.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data Hasil Penelitian
Data hasil pengukuran dan penimbangan massa
biobriket dari arang ampas tebu dan arang tempurung
kelapa dengan perekat tetes tebu. Hasil penelitiannya
seperti pada Tabel 3. dibawah ini :
Tabel 3. Spesifikasi Biobriket
Data hasil pengujian biobriket dari campuran
arang ampas tebu dengan arang tempurung kelapa dapat
dilihat pada Tabel 4. dibawah ini :
Tabel 4. Data hasil uji karakteristik pembakaran dan sifat
fisik biobriket
Analisis dan Pembahasan
Analisis Karakteristik Pembakaran Biobriket
Nilai Kalor Tabel 5. berikut ini merupakan hasil uji nilai
kalor di laboratorium motor bakar universitas
brawijaya malang bila dibandingkan dengan standar
dari 4 negara.
Tabel 5. Data Hasil Uji Biobriket dan Standar Nilai
Kalor 4 Negara.
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
Nilai kalor perlu diketahui dalam pembuatan
biobriket, karena untuk mengetahui nilai panas
pembakaran yang dapat dihasilkan oleh biobriket
sebagai bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor yang
dihasilkan oleh bahan bakar biobriket, maka akan
semakin baik pula kualitasnya.
Hasil pengujian nilai kalor biobriket yang
berasal dari campuran limbah arang ampas tebu dan
arang tempurung kelapa ini menggunakan bomb
calorimeter merk mesin PARR dengan model PARR
1241 220V 50Hz tahun 1987 yang dibuat USA, berat
pengujian kadar abu minimal 1 gram dalam setiap
sampel yang diujikan.
Hasil pengujian nilai kalor apabila dibuat dalam
bentuk grafik, maka dapat dilihat seperti Gambar
pada 2 seperti berikut :
Gambar 2. Grafik pengujian nilai kalor
Keterangan :
1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa
2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa
3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa
4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa
5. : 10% ampas tebu + 90% tempurung kelapa
Berdasarkan Gambar 2. diatas menunjukkan
bahwa nilai kalor tertinggi berada pada campuran
10% arang limbah ampas tebu + 90% arang
tempurung kelapa yaitu dengan nilai kalor 6089,923
Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa
129
kal/gr, sedangkan nilai kalor terendah didapat pada
campuran 90% arang limbah ampas tebu + 10%
arang tempurung kelapa yaitu dengan nilai kalor
4646,567 kal/gr. Hubungan nilai kalor ini
berhubungan dengan kadar air dan kadar abu,
semakin rendah nilai kadar air maupun kadar abu
maka semakin tinggi pula nilai kalor yang didapat,
sebaliknya jika nilai kadar air dan kadar abu tinggi
maka bisa dipastikan nilai kalor yang didapat
menjadi rendah. Selain hal tersebut, faktor lain yang
mempengaruhi besar kecilnya nilai kalor adalah
kandungan carbon, oxygen dan ash yang dimiliki.
Semakin tinggi kandungan carbon dan oxygen maka
makin tinggi pula nilai kalor yang didapat, tetapi
beda halnya dengan kandungan ash, jika semakin
tinggi kandungan ash. Maka nilai kalor yang
dihasilkan bisa dipastikan kecil.
Nilai kalor pada campuran bahan 1 sampai
dengan 4 belum memenuhi standart mutu briket
batubara Negara manapun, sedangkan untuk
komposisi no 5 yaitu 10% arang limbah ampas tebu
+ 90% arang tempurung kelapa memenuhi standart
SNI dan Negara Jepang sesuai Tabel 1 yaitu dengan
nilai kalor 6089,923 kal/gr.
Kadar Air Tabel 6. berikut ini merupakan hasil kadar air di
laboratorium motor bakar universitas brawijaya
malang bila dibandingkan dengan standar dari 4
negara.
Tabel 6. Data Hasil Uji Biobriket dan Standar Kadar
Air 4 Negara.
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
Semakin rendah kadar air semakin tinggi nilai
pembakaran dan daya pembakarannya, kadar air
yang tinggi dapat menyulitkan pembakaran
biobriket. Penetapan kadar ini ditujukan untuk
mengetahui sifat higrokopis (kemampuan menyerap
air) biobriket dengan komposisi bahan baku yang
digunakan.
Hasil pengujian kadar air biobriket yang berasal
dari campuran arang limbah ampas tebu dan arang
tempurung kelapa menggunakan alat Moisture meter
merk mesin Shimadzu dengan model Moisture
Balance MOC120H tahun 2011, berat pengujian kadar air minimal 1 gram dalam setiap sampel yang
akan diujikan.
Hasil pengujian kadar air apabila dibuat dalam
bentuk grafik, maka dapat dilihat seperti Gambar
pada 3. seperti berikut :
Gambar 3. Grafik pengujian kadar air
Keterangan :
1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa
2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa
3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa
4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa
5. : 10% ampas tebu + 90% tempurung kelapa
Berdasarkan Gambar 3. diatas menunjukkan
bahwa nilai kadar air tertinggi berada pada campuran
ke 1 yaitu 90% arang limbah ampas tebu + 10%
arang tempurung kelapa yaitu dengan nilai kadar air
sebesar 10,23% , sedangkan nilai kadar air terendah
didapat pada campuran ke 5 yaitu 10% arang limbah
ampas tebu + 90% arang tempurung kelapa yaitu
dengan nilai kadar air sebesar 8,27%.
Tingginya nilai kadar air pada kandungan arang
ampas tebu disebabkan karena arang ampas tebu
memiliki pori pori yang besar sehingga
mengakibatkan arang ampas tebu ini dapat menyerap
perekat tetes tebu dengan baik. Sebaliknya untuk
arang tempurung kelapa yang cenderung keras dan
berpori kecil, daya serap terhadap perekat tetes tebu
tidak sebaik ampas tebu sehingga membuat kadar air
komposisi arang tempurung kelapa lebih kecil
dibandingkan ampas tebu.
Nilai kadar air pada campuran bahan 1 sampai
dengan 5 belum memenuhi standart mutu briket
batubara keempat negara sesuai Tabel 1, karena
memiliki nilai kadar air dari 8,27 10,23 %.
Kadar Abu Tabel 7. berikut ini merupakan hasil kadar abu,
peneliti lakukan penelitian di laboratorium motor
bakar universitas brawijaya malang bila
dibandingkan dengan standar dari 4 negara.
Tabel 7. Data Hasil Uji Biobriket dan Standar Kadar
Abu 4 Negara.
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
131
JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134
Abu merupakan bagian sisa dari proses
pembakaran yang sudah tidak memiliki unsur karbon
lagi, unsur utama abu adalah silica dan pengaruhnya
kurang baik terhadap nilai kalor biobriket yang
dihasilkan. Semakin tinggi kadar abu maka semakin
rendah kualitas biobriket karena kandungan abu yang
tinggi dapat menurunkan nilai kalor.
Hasil pengujian kadar abu biobriket yang
berasal dari campuran limbah arang ampas tebu dan
arang tempurung kelapa ini menggunakan bomb
calorimeter merk mesin PARR dengan model PARR
1241 220V 50Hz tahun 1987 yang dibuat USA, berat
pengujian kadar abu minimal 1 gram dalam setiap
sampel yang diujikan.
Hasil pengujian kadar abu apabila dibuat dalam
bentuk grafik, maka dapat dilihat seperti pada
Gambar 4. seperti berikut :
Gambar 4. Grafik pengujian kadar abu
Keterangan :
1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa
2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa
3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa
4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa
5. : 10% ampas tebu + 90% tempurung kelapa
Berdasarkan Gambar 4. diatas menunjukkan
bahwa nilai kadar abu tertinggi berada pada
campuran ke 1 yaitu 90% arang limbah ampas tebu +
10% arang tempurung kelapa yaitu dengan nilai
kadar air sebesar 16% , sedangkan nilai kadar abu
terendah didapat pada campuran ke 5 yaitu 10%
arang limbah ampas tebu + 90% arang tempurung
kelapa yaitu dengan nilai kadar air sebesar 2%.
Hal ini disebabkan oleh kandungan ash pada
ampas tebu lebih besar dibandingkan dengan
tempurung kelapa, sehingga membuat nilai kadar
abu pada kandungan arang ampas tebu disebabkan
besar dibandingkan dengan arang tempurung kelapa.
Nilai kadar abu pada komposisi sampel no 1 4 belum mampu memenuhi standart mutu briket
batubara negara manapun sedangkan komposisi
sampel no 5 memperoleh nilai kadar ab sebesar 2%,
hal ini memenuhi standar mutu briket batubara
keempat negara.
Analisis Sifat Fisik Biobriket
Kerapatan Tabel 8. berikut ini merupakan hasil kerapatan
di laboratorium beton / bahan teknik sipil Universitas
Negeri Surabaya bila dibandingkan dengan standar
dari 4 negara.
Tabel 8. Data Hasil Uji Biobriket dan Standar
Kerapatan 4 Negara.
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
Kerapatan dipengaruhi oleh homogenitas
campuran perekat dengan arang, dengan pengadukan
yang merata, maka biobriket yang dihasilkan akan
semakin kuat, hal ini menyebabkan partikel arang
menjadi rata. Selain itu, semakin tinggi kerapatan
maka akan mempengaruhi nilai kalor pada setiap
sampel biobriket.
Namun, kerapatan yang terlalu tinggi dapat
mengakibatkan biobriket sulit terbakar, sedangkan
biobriket memiliki kerapatan yang tidak tinggi
sehingga memudahkan untuk pembakaran karena
semakin besar rongga udara atau celah yang dapat
dilalui oksigen dalam proses pembakaran. Biobriket
dengan kerapatan terlalu rendah dapat
mengakibatkan biobriket cepat habis dalam
pembakarannya karena bobotnya lebih rendah dan
terlalu banyak rongga udara.
Hasil pengujian kerapatan apabila dibuat dalam
bentuk grafik, maka dapat dilihat seperti Gambar
pada 5. seperti berikut :
Gambar 5. Grafik pengujian kerapatan
Keterangan :
1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa
2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa
3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa
4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa
5. : 10% ampas tebu + 90% tempurung kelapa
Berdasarkan Gambar 5. diatas menunjukkan
bahwa nilai kerapatan tertinggi berada pada
Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa
129
campuran ke 5 yaitu 10% arang ampas tebu + 90%
arang tempurung kelapa yaitu dengan nilai kerapatan
sebesar 0,846 g/cm , sedangkan nilai kerapatan
terendah didapat pada campuran ke 1 yaitu 90%
arang ampas tebu + 10% arang tempurung kelapa
yaitu dengan nilai kerapatan sebesar 0,743 g/cm
Kerapatan biobriket erat kaitannya dengan
besarnya tekanan yang diberikan pada saat
pencetakan biobriket. Pada penelitian kali ini
tekanan yang diberikan rata rata 100 kg/cm atau
setara dengan 98,07 bar. Nilai kerapatan yang tinggi
menghasilkan kualitas biobriket yang baik, nilai
kerapatan yang tinggi ini disebabkan karena adanya
homogenitas atau keseragaman pada serbuk
arangnya sehingga menghasilkan kepadatan atau
kerapatan yang tinggi. Namun nilai kerapatan yang
terlalu tinggi mengakibatkan sulitnya biobriket
terbakar, sedangkan jika biobriket memiliki
kerapatan yang terlalu rendah akan memudahkan
proses pembakaran tapi biobriket tersebut akan
mudah habis karena memiliki rongga udara yang
besar.
Merujuk pada Tabel 1. nilai kerapatan pada
campuran bahan 1 sampai no 5 belum lebih rendah
daripada standar mutu buatan Amerika dan Jepang
namun lebih tinggi dibanding nilai standar mutu
briket negara Inggris.
Kuat Tekan Tabel 9 berikut ini merupakan hasil kerapatan di
laboratorium dasar bersama Universitas Airlangga
Surabaya bila dibandingkan dengan standar dari 4
negara.
Tabel 9. Data Hasil Uji Biobriket dan Standar Kuat
Tekan 4 Negara.
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
Kuat tekan menunjukkan daya tahan atau
kekompakan biobriket terhadap tekanan luar
sehingga mengakibatkan biobriket tersebut pecah
atau hancur. Semakin besar nilai kuat tekan berarti
menunjukkan daya tahan dan kekompakan biobriket
tersebut semakin baik.
Hasil pengujian kuat tekan pada biobriket yang
berasal dari campuran arang limbah ampas tebu dan
arang tempurung kelapa ini menggunakan brinel test
dengan mesin Autograph Shimadzu dengan type
SFL-100kNAG.
Data hasil pengujian kuat tekan biobriket pada
berbagai komposisi campuran arang ampas tebu dan
arang tempurung kelapa dengan perekat tetes tebu
dapat dilihat pada grafik yang ditunjukkan pada
Gambar 6. sebagai berikut :
Gambar 6. Grafik pengujian kuat tekan
Keterangan :
1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa
2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa
3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa
4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa
5. : 10% ampas tebu + 90% tempurung kelapa
Berdasarkan Gambar 6. diatas menunjukkan
bahwa nilai kuat tekan tertinggi berada pada
campuran ke 1 yaitu campuran 90% arang limbah
ampas tebu + 10% arang tempurung kelapa yaitu
dengan nilai kuat tekan sebesar 15,68 kg/cm ,
sedangkan nilai kuat tekan terendah didapat pada
campuran ke 5 yaitu 10% arang limbah ampas tebu
+ 90% arang tempurung kelapa yaitu dengan nilai
kuat tekan sebesar 12,75 kg/cm.
Nilai kuat yang tinggi disebabkan karena ampas
tebu memiliki kandungan silikat atau SiO2 sebesar
3,01 % yang membuat biobriket menjadi kuat dan
ulet saat ditekan, dan juga kandungan ampas tebu
mampu menyerap air dengan kuat, sehingga
membuat ketahanan saat ditekan menjadi lebih baik .
Dan kandungan karbon yang dimiliki tempurung
kelapa lebih besar dibanding ampas tebu sehingga
menjadikan arang dengan komposisi tempurung
kelapa lebih rapuh dibanding ampas tebu menjadikan
nilai kuat tekan lebih kecil.
Nilai kuat tekan pada campuran bahan 1 sampai
5 masing masing sebesar 15,88 kg/cm , 14,98
kg/cm, 13,72 kg/cm, 13,47 kg/cm, dan 12,75
kg/cm, dapat memenuhi standart mutu briket
batubara Inggris yakni sebesar 12,7 kg/cm, namun
belum memenuhi standart mutu briket batubara
negara Jepang dan Amerika.
Dari data hasil penelitian diatas, menunjukkan
bahwasanya sampel no 5 yaitu pada campuran 90%
arang limbah ampas tebu + 10% arang tempurung
kelapa dengan penambahan 40 gram perekat tetes
tebu adalah campuran terbaik, berikut adalah data
hasil penelitian :
133
JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134
Tabel 10. Perbandingan Hasil Penelitian Terbaik
Dengan Standart Mutu Biobriket di Negara Jepang,
Inggris, Amerika dan Indonesia
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan
Kehutanan 1994 dalam Triono, 2006
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian, analisis, dan
pembahasan yang telah dilakukan tentang biobriket
berbahan dasar arang ampas tebu dan arang tempurung
kelapa, maka dapat disimpulkan sebagai berikut ini :
Perbandingan ideal antara arang limbah ampas tebu dan arang tempurung kelapa adalah campuran 10%
arang limbah ampas tebu dengan 90% arang
tempurung kelapa yaitu dengan nilai kalor 6089,923
kal/g, kadar air 8,27%, kadar abu 2%, kerapatan
0,846 g/cm dan kuat tekan 12,75 kg/cm.
Karakteristik biobriket dari arang limbah ampas tebu dan arang tempurung kelapa dengan perekat tetes
tebu, nilai kalor sampel no 1 adalah 4646,567 kal/g;
sampel 2 = 4819,16 kal/g; sampel 3 = 4843,516
kal/g; sampel 4 = 4917,384 kal/g; sampel 5 =
6089,923 kal/g, kadar air sampel 1 = 10,23%; sampel
2 = 9,89%; sampel 3 = 9,5%; sampel 4 = 8,63%;
sampel 5 = 8,27%, kadar abu sampel 1 = 16%;
sampel 2 = 14%; sampel 3 = 12%; sampel 4 = 12%;
sampel 5 = 2%, kerapatan sampel 1 = 0,743 g/cm;
sampel 2 = 0,765 g/cm; sampel 3 = 0,812 g/cm;
sampel 4 = 0,824 g/cm; sampel 5 = 0,846 g/cm, dan
kuat tekan sampel 1 = 15,68 kg/cm; sampel 2 =
14,98 kg/cm; sampel 3 = 13,72 kg/cm; sampel 4 =
13,47 kg/cm; sampel 5 = 12,75 kg/cm.
Biobriket campuran arang limbah ampas tebu dan arang tempurung kelapa dengan zat perekat tetes
tebu yang dapat memenuhi beberapa karakteristik
umum briket batubara sesuai standar mutu negara
Jepang, dan Indonesia (SNI) adalah no sampel 5
dengan campuran 10% arang limbah ampas tebu
dengan 90% arang tempurung kelapa yaitu dengan
nilai kalor 6089,923 kal/g, kadar air 8,27%, kadar
abu 2%, kerapatan 0,846 g/cm dan kuat tekan 12,75
kg/cm.
Saran
Dari serangkaian pengujian, perhitungan dan
analisa data serta pengambilan simpulan yang telah
dilakukan, maka dapat diberikan beberapa saran sebagai
berikut:
Penelitian pada biobriket selanjutnya harus menyertakan hasil uji zat terbang (volatile matter).
Karena penyalaan biobriket tidak hanya dipengaruhi
oleh kadar abu melainkan juga kandungan volatile
matter.
Penelitian ini mempunyai kuat tekan yang tidak terlalu bagus, disebabkan karena tidak kuatnya alat
pengepresan yang dibuat dan masih menggunakan
tenaga manual, penelitian selanjutnya diharapkan
sudah menggunakan tenaga otomatis saat
pengepresannya maupun dengan alat pencetak
biobriket yang kuat dan tahan lama.
Bahan perekat yang digunakan adalah tetes tebu, bahan ini bukan bahan limbah sehingga masih
diperlukan biaya untuk pembelian bahan tersebut,
penelitian selanjutnya bisa menggunakan bahan yang
tidak terpakai misalnya limbah oli bekas ataupun
yang lainnya.
Bahan ampas tebu yang digunakan adalah ampas tebu sisa penjualan, hal ini merupakan sesuatu yang
baru dalam dunia penelitian biobriket, namun
campuran yang digunakan adalah tempurung kelapa
yang penggunaannya masih bisa digunakan dengan
berbagai jenis peralatan misalnya karbon aktif, bahan
kerajinan dari tempurung kelapa dan lain sebagainya.
Penelitian berikutnya diharapkan tidak menggunakan
tempurung kelapa, bisa menggunakan bahan yang
lain yang berbentuk limbah yang tidak terpakai
dirumah tangga.
DAFTAR PUSTAKA
Badan Peneliti dan Pengembangan Kehutanan. 1994.
Pedoman Teknis Pembuatan Briket Arang.
Departemen Kehutanan Bogor.
Hendra D dan S. Darmawan. 2000. Pembuatan Briket
Arang dari Serbuk gergajian kayu dengan
penambahan kelapa. Buletin Penelitian Hutan 18
(1) : 1-9
Palungkun, R, 2003 Aneka Produk Olahan Kelapa,
Cetakan ke Sembilan, Penebar Swadaya,
Jakarta.
Sugiyono. 2007. Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif
dan R & D. Bandung: Penerbit Alfabeta..
Triono, A. 2006. Karakteristik Briket Arang dari serbuk
gergajian kayu afrika (Maesopsis eminii Engl)
dan sengon (Paraserienthes falcatia) dengan
penambahan Tempurung kelapa. ITB: Bogor.