15
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/cm³ dan kuat tekan 15,68 kg/cm². 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

CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE) DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Jurnal Online Universitas Negeri Surabaya, author : TRI KUSUMA WARDANI

Citation preview

Page 1: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

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 WardaniS1 Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

e-mail:[email protected]

I Wayan SusilaJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya

e-mail: [email protected]

AbstrakSaat 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/cm³ dan kuat tekan 15,68 kg/cm². 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

AbstractIndonesia'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 1 st 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; 4 thsample consisted of 70 % bagasse charcoal and 30 % coconut shell charcoal and 5 th 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/cm³ density and 15.68 kg/cm² of compressive strength. The heating value

Page 2: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134

fulfill the Japanese and Indonesian standard , the water content hadn’t fulfilled the 4 countries standard, ash content 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

127

Page 3: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

129

Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa

Gambar 1. Rancangan Penelitian

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 75 253 50 504 25 755 10 90

50 / 1000 gram

Variabel TerikatVariabel 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 KontrolVariabel 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 250 C.⁰- Tekanan pengepresan maksimal sebesar 200 bar

(200,8756 kg/cm²).

Alat dan Instrumen PenelitianAlat 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 250 C.⁰

Oven digunakan untuk proses pengeringan biobriket yang sudah dicetak.

Teknik Pengumpulan DataTeknik 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 DataObyek 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

Page 4: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134

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 bahanAlat 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.- 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/cm²) menjadi padatan.

- Mengeluarkan hasil cetakan padatan biobriket dan melakukan penimbangan pada biobriket untuk mendapatkan berat awal biobriket

- Mengeringkan biobriket dengan menggunakan oven dengan suhu 110 C selama 2 jam.⁰

- Biobriket yang sudah kering ditimbang kembali beratnya

AnalisisAnalisis 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 - 900 C) selama 2 jam. Bila seluruh contoh t⁰ elah 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.

Page 5: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

129

Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa

- Setelah itu hitung sisa kawat yang terbakar .- Masukan kerumus pengujian nilai kalor

Perumusan :Nilai Kalor = (EE x ∆ T) – (Acid) – (Fulse) (2)

Massa bahanKet :Acid ( Sisa Abu ) = 10 kal / gramFulse ( panjang kawat yang terbakar ) = 1 cm = 1 kal / gramEE = 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 ρ = m

v total (3)

Volume biobriket v=π r2t = 0,25 π d2t (4)Dimana :ρ = Kerapatan biobriket (g/cm³)m = Massa biobriket (gram)r = Jari – jari (cm)t = Tinggi biobriket (cm)v = Volume biobriket (cm³)

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 PEMBAHASANData 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 PembahasanAnalisis 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.

Page 6: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134

Hasil pengujian nilai kalor apabila dibuat dalam bentuk grafik, maka dapat dilihat seperti Gambar pada 2 seperti berikut :

Gambar 2. Grafik pengujian nilai kalorKeterangan :1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa5. : 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 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 AirTabel 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 MOC–120H 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 airKeterangan :1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa5. : 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

131

Page 7: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

129

Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa

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

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 abuKeterangan :

1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa5. : 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

Page 8: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134

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 kerapatanKeterangan :1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa5. : 10% ampas tebu + 90% tempurung kelapa

Berdasarkan Gambar 5. diatas menunjukkan bahwa nilai kerapatan tertinggi berada pada campuran ke 5 yaitu 10% arang ampas tebu + 90% arang tempurung kelapa yaitu dengan nilai kerapatan sebesar 0,846 g/cm³ , 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/cm³

Kerapatan biobriket erat kaitannya dengan besarnya tekanan yang diberikan pada saat pencetakan biobriket. Pada penelitian kali ini tekanan yang diberikan rata rata 100 kg/cm² 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 TekanTabel 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 tekanKeterangan :

1. : 90% ampas tebu + 10% tempurung kelapa2. : 70% ampas tebu + 30% tempurung kelapa3. : 50% ampas tebu + 50% tempurung kelapa4. : 30% ampas tebu + 70% tempurung kelapa5. : 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/cm² ,

133

Page 9: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

129

Biobriket Dari Campuran Arang Limbah Ampas Tebu dan Arang Tempurung Kelapa

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/cm².

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/cm² , 14,98 kg/cm², 13,72 kg/cm², 13,47 kg/cm², dan 12,75 kg/cm², dapat memenuhi standart mutu briket batubara Inggris yakni sebesar 12,7 kg/cm², 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 :

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/cm³ dan kuat tekan 12,75 kg/cm².

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/cm³; sampel 2 = 0,765 g/cm³; sampel 3 = 0,812 g/cm³; sampel 4 = 0,824 g/cm³; sampel 5 = 0,846 g/cm³, dan kuat tekan sampel 1 = 15,68 kg/cm²; sampel 2 = 14,98 kg/cm²; sampel 3 = 13,72 kg/cm²; sampel 4 = 13,47 kg/cm²; sampel 5 = 12,75 kg/cm².

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/cm³ dan kuat tekan 12,75 kg/cm².

SaranDari 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

Page 10: CAMPURAN ARANG LIMBAH AMPAS TEBU (BAGASSE)  DAN ARANG TEMPURUNG KELAPA DENGAN PEREKAT TETES TEBU

JTM. Volume 03 Nomor 01 Tahun 2014, 126-134

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.