Upload
elen-mustika
View
232
Download
12
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ALBASIA
Citation preview
PRAKTIKUM PIROLISISKU-1201
PENGANTAR REKAYASA &DESAIN II
KELOMPOK 6Syauqi Abdurrahman (16713041)
Gradi Desendra (16713131)Firanza Fadilla (16713227)
Assyifa Reyhannisa (16713317)
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ……………………………………………………………….....……. 2
BAB I : LATAR BELAKANG ……………………………………………………. 4
BAB II: PERUMUSAN MASALAH ……………………………………………. 5
BAB III: ANALISIS KEBUTUHAN DESAIN....................................................... 6
3.1 Visi dan Misi Produksi ……………………………………………………. 6
3.1.1 Visi ……………………………………………………………. 6
3.1.2 Misi ……………………………………………………………. 6
3.2 Strategi Produksi ……………………………………………………. 6
3.2.1 Analisis Segmenting, Targeting, dan Positioning ……………. 4
3.2.2 Analisis SWOT ……………………………………………………. 7
3.3 Kriteria Alternatif Desain ……………………………………………. 8
BAB IV: ALTERNATIF DESAIN DAN PEMILIHAN DESAIN FINAL ……. 9
4.1 Alternatif Desain ……………………………………………………………. 9
4.1.1Alternatif Bahan Baku Desain ……………………………………. 9
4.2.2 Alternatif Perancangan Desain ……………………………………. 9
4.2 Pemilihan Desain Final ……………………………………………. 11
BAB V: PENDALAMAN DESAIN …………………………………………. 12
5.1 Skema/Gambar Desain ……………………………………………………. 12
5.2 Cara Kerja Desain ……………………………………………………. 12
5.3 Strategi Realisasi Desain ……………………………………………. 13
5.4 Perhitungan yang Relevan ……………………………………………. 13
BAB VI: PRAKTIKUM REALISASI DESAIN ……………………………. 15
2
6.1 Alat-alat yang Digunakan pada Praktikum ……………………………. 15
6.2 Prosedur Praktikum ……………………………………………………. 15
6.3 Hasil Pengamatan ……………………………………………………. 18
6.4 Perhitungan-perhitungan ……………………………………………. 20
6.5 Analisis Hasil Perhitungan dan Perbandingannya dengan Praktikum 20
BAB VII: KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………..……. 21
7.1 Rangkuman Keunggulan Desain ……………………………………. 21
7.2 Saran Pengembangan/Koreksi Desain ……………………………………. 21
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………. 22
3
BAB I
LATAR BELAKANG
Saat ini kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat. Meningkatnya
kebutuhan energi ini tidak disertai dengan ketersediaan sumberdaya penghasil energi yang
memadai. Salah satu sumber daya penghasil energi yang telah banyak digunakan ialah
bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil dapat menghasilkan energi yang besar. Namun bahan
bakar fosilini tidak dapat diperbarui.
Penggunaan bahan bakar fosil secara terus menerus membuat persediaan bahan
bakar fosil semakin menipis. Salah satu alternatif sumberdaya penghasil energi selain
bahan bakar fosil ialah bahan bakar yang berasal dari biomassa seperti arang. Arang
merupakan kandungan karbon yang ada pada biomassa.
Sekarang, penggunaan arang mulai dimanfaatkan di berbagai bidang, di antaranya
bidang tataboga dan kuliner yang menggunakan arang sebagai bahan bakar untuk
mematangkan makanan karena ada aroma khas yang tercipta, bahkan digunakan secara
langsung untuk minuman (biasanya kopi), bidang lingkungan yang menggunakan arang
sebagai bahan untuk alat penjernih air karena kandungan karbon di dalam arang, dan di
bidang-bidang lainnya.
Dewasa ini, banyak yang melirik arang sebagai sumber bahan bakar alternatif
(bahan bakar dari biomassa) karena memiliki manfaat yang sangat besar dan harga yang
sangat murah, jika dibandingkan dengan minyak bumi, gas alam, dan batu bara.Untuk itu,
dalam praktikum kali ini, kami akan mencoba membuat arang dengan proses pirolisis
dengan kualitas baik, kuantitas yang banyak, serta waktu pembentukannya relatif singkat.
4
BAB II
RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dari praktikum pembuatan arang kami adalah:
1. Bagaimana kriteria bahan baku untuk membuat arang yang ideal?
2. Bagaimana desain penempatan bahan baku di dalam tungku pirolisis?
3. Berapa lama proses pembakaran berlangsung?
4. Bagaimana kondisi dan karakteristik asap cair yang nantinya akan dihasilkan?
5. Bagaimana kondisi dan karakteristik arang hasil proses pirolisis?
5
BAB III
ANALISIS KEBUTUHAN DESAIN
3.1 VISI DAN MISI PRODUKSI
3.1.1 Visi
Menciptakan arang yang baik berkualitas denganberbahan dasar limbah
biomassa yang mudah didapatkan di masyarakat.
3.1.2 Misi
1. Menemukan alternatif limbah biomassa yang dapat digunakan sebagai
bahan dasar arang yang baik dan berkualitas.
2. Mendesain rancangan alat dan bahan untuk melakukan pengarangan
dengan baik agar menghasilkan arang yang optimal.
3. Menerapkan metode pengarangan secara tepat dan sesuai dengan prinsip
pirolisis.
3.2 STRATEGI PRODUKSI
3.2.1 Analisis Segmenting, Targeting, dan Positioning
a. Segmenting
Hampir setiap lapisan ekonomi masyarakat di Indonesia masih
menggunakan arang dalam kehidupan sehari-hari, terutama masyarakat
tradisional yang masih menggunakan arang untuk memasak.
Kegunaan lain dari arang adalah digunakan di industri gula,
pembersihan minyak dan lemak, kimia, dan farmasi. Melihat banyaknya
kegunaan arang di kehidupan masyarakat, maka arang berbahan dasar
kayu albasia berpeluang untuk memasuki pasaran arang.
b. Targeting
6
Target utama dari produk arang berbahan dasar kayu albasia adalah
masyarakat Indonesia yang sampai saat ini masih menggunakan arang
dalam kehiduan sehari-harinya.
c. Positioning
Arang berbahan dasar kayu albasia cukup berpotensi.Kayu albasia
dapat didapat dengan mudah sebagai limbah dan harganya tidak terlalu
mahal.
3.2.2 Analisis SWOT
Matriks SWOT
Strength Weakness
Opportunity
Kayu albasia memiliki jumlah yang melimpah sehingga mudah didapatkan di masyarakat .Kayu albasia biasa digunakan untuk peti kemas sehingga limbahnya dapat dibeli dengan harga yang murah. Proses produksi dapat dilakukan dengan biaya yang lebih murah sehingga produksi dalam jumlah besar mungkin dilakukan untuk menghasilkan jumlah arang yang banyak
Kayu albasia memiliki kadar air yang tinggi dan cenderung mempertahankan kandungan airnya. Untuk mengatasi masalah tersebut dapat dilakukan penjemuran kayu terlebih dahulu untuk mengurangi kandungan air dalam kayu albasia.
Threat
Kayu albasia dapat diperoleh dengan harga yang relatif murah, sehingga terdapat kemungkinan banyak produsen lain yang menggunakan kayu albasia sebagai bahan dasar arang.
Arang berbahan dasar kayu albasia masih kurang familiar di telinga masyarakat.Karena itu perlu diadakan sosialisasi mengenai bahan arang ini supaya masyarakat mengenal arang kayu albasia sehingga dapat dipasarkan scara optimal.
3.3 KRITERIA ALTERNATIF DESAIN
Dalam pemilihan desain-desain alternatif dari pembuatan arang kami, kami
melakukan perbandingan dengan beberapa bahan baku yang dapat menghasilkan arang
dengan kualitas yang baik dalam jumlah besar. Arang berkualitas yang kami harapkan
7
adalah arang dengan kandungan karbon terikat yang tinggi, nilai kalor yang tinggi,
komponen volatil yang rendah, kandungan abu yang rendah, dan kandungan kelembaban
yang rendah.
Kami juga memperhitungkan tingkat kemudahan bahan baku untuk diperoleh di
masyarakat dan keterjangkauan harganya supaya arang kami dapat digunakan oleh
berbagai lapisan masyarakat di Indonesia.
8
BAB IV
ALTERNATIF DESAIN DAN PEMILIHAN DESAIN FINAL
4.1 ALTERNATIF DESAIN
4.1.1AlternatifBahan Pengarangan
Berikut ini merupakan tabel yang memaparkan alternatif bahan yang dipilih
praktikan sebagai bahan dasar pembuatan arang.
Tabel 01Deskripsi Alternatif Desain
Alternatif Deskripsi Desain
1. Serbuk Gergaji
Sumber: pixabay.com
Desain dengan serbuk gergaji menghasilkan arang yang berkualitas karena memiliki
nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu 5219 kkal/kg serta tidak berbau. Selain itu, serbuk
gergaji mudah didapatkan dan harganya murah.
Namun serbuk gergaji memiliki kekurangan, yaitu bentuknya berupa bubuk sehingga
harus dipadatkan. Selain itu, arang dari serbuk gergaji juga mudah terbakar dan harus
menggunakan penutup kasa. Serbuk gergaji saat ini juga banyak digunakan untuk media
tanam jamur tiram daripada arang.
2. Tongkol Jagung
Sumber: indonesiabiobutanol.wordpress.com
Arang berbahan dasar tongkol jagung akan berkualitas karena memiliki nilai kalor
sebesar 5600 kkal/kg. Harganya yang relatif murah dan mudah didapatkan karena
merupakan limbah menambah nilai plus bahan dasar ini.
Kekurangan penggunaan tongkol jagung adalah ia harus dikeringkan dalam waktu yang
9
cukup lama karena tongkol jagung memiliki kandungan air yang banyak. Selain itu,
karakteristik bonggol jagung yang tidak terlalu padat menyebabkan perlunya desain yang
sesuai dalam pembakaran.
3. Kayu Albasia
Sumber:indonesiawood.net
Arang berbahan dasar kayu albasia akan berkualitas karena memiliki nilai kalor sebesar
5950 kkal/kg. Harganya relatif murah. Selain itu, ia juga mudah didapatkan karena banyak
yang menjadi limbah dan sisa-sisa mebel.
Karakteristik kayu albasia yang memiliki kadar air tinggi membuatnya butuh
pengeringan yang cukup lama.
4. Ampas Tebu
Sumber: youngmuhajir.files.wordpress.com
Ampas tebu dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan arang dengan nilai kalor
sebesar 5130 kkal/kg. Selain itu, ampas tebu biasanya merupakan limbah dari pengolahan
tebu sehingga mudah didapatkan dan harganya murah. Ia juga mudah dikeringkan.
Kekurangan penggunaan ampas tebu adalah mudah mengalami fermentasi atau
pengasaman jika tidak kering.
Berikut ini merupakan tabel komposisi bahan pembuatan arang dari alternatif-
alternatif desain yang ada.
Tabel 02
Komposisi Bahan Pembuatan Arang
Bahan Persen (%)
10
Nilai
Kalor
(kkal/kg)
Kadar Fixed
Carbon
Volatile
Matter
Karbon (C)
Hidrogen (H)
Senyawa Organik
Senyawa Anor-ganik
Abu
Serbuk Gergaji
5219 48.85 11.5 87.5 2.2 0.12 0.04 2.0
Tongkol Jagung
5600 31.81 38.42 91.7 1.7 0.02 0.05 3.2
Kayu Albasia
5950 55 15.4
Ampas Tebu
5130 24.7 65.9 88.4 7.8 0.08 0.12 3.2
Sumber: Sembiring, M.T., 2003
4.1.2Alternatif Perancangan Desain
Beberapa alternatif desain tungku yang dapat disusun adalah sebagai berikut.
Tabel 03
Alternatif Perancangan Desain
Alternatif Desain Deskripsi
1. Tungku Biasa Pada desain ini, tungku tidak diberi atau ditambahkan bahan
bantuan. Keunggulan desain ini adalah tidak adanya fixed
cost, biaya tambahan. Namun kelemahannya adalah panas
bisa merambat keluar.
2. Tungku Diberi Kassa Pada desain ini, dalam pembakarannya tungku dibantu
dengan kassa. Keunggulan desain ini adalah bahan
terpadatkan. Namun kelemahannya adalah panas bisa
merambat keluar serta penambahan fixed cost.
3. Tungku Dilapisi Handuk Pada desain ini, dalam pembakarannya tungku dilapisi
dengan handuk. Keunggulan desain ini adalah panasnya
tidak merambat keluar. Namun kelemahannya adalah fixed
cost bertambah.
4. Tungku Diberi Kassa dan Pada desain ini, dalam pembakarannya tungku dibantu
dengan kassa. Keunggulan desain ini adalah bahan
11
Dilapisi Handuk terpadatkan dan panas tidak merambat keluar. Namun
kelemahannya adalah penambahan fixed cost.
4.2 PEMILIHAN DESAIN FINAL
Setelah melakukan perbandingan, praktikan memutuskan untuk menggunakan
bahan baku utama kayu albasia. Hal ini disebabkan karena pertimbangan-
pertimbangansebagaiberikut:
Kayu albasia dapat diperoleh dengan mudah. Untuk mendapatkannya dengan
cuma-cuma, ia dapat diperoleh dari limbah dan sisa-sisa mebel.
Hasil arang dari kayu albasia menghasilkan arang yang padat dengan dimensi
yang bisa ditentukan karena kayu dapat dibentuk dan dipotong-potong.
Kayu albasia memiliki nilai kalor yang tertinggi dari pilihan alternatif sehingga
dapat dijadikan sebagai arang yang berkualitas.
Dalam pemilihan alternatif perancangan desain, praktikan memilih rancang desain
1, yaitu tungku biasa, untuk mengurangi biaya-biaya tambahan yang diperlukan.
12
13
BAB V
PENDALAMAN DESAIN
5.1 SKEMA/GAMBAR DESAIN
Desain yang dipilih kelompok kami adalah desain proses dengan menyusun biomassa
berlapis-lapis dan tiap lapisannya disirami minyak tanah. Saat api mulai menyala,
biomassa disiram minyak tanah tambahan agar api (panas) cepat menyebar sehingga
biomassa terbakar merata. Terkadang biomassa perlu sedikit diubah posisinya agar
persebaran panas dari api merata.
5.2 CARA KERJA DESAIN
Pembakaran dilakukan dengan menata kayu selapis, kemudian disirami minyak.
Hal ini dilakukan beberapa kali hingga jumlah biomassa dirasa cukup, kemudian
dinyalakan dengan korek api. Awalnya hanya bagian atas saja yang terbakar, tetapi
dengan berjalannya waktu api akan menjalar ke bawahnya. Dengan bantuan tongkat,
posisi biomassa yang terbakar dapat diubah-ubah sehingga api merata ke seluruh kayu.
5.3 STRATEGI REALISASI DESAIN
Kayu albasia memiliki kadar air dan volatile matter tinggi. Disamping itu, kayu
albasia memiliki kecenderungan mempertahankan kandungan airnya. Untuk mengatasi
hal ini, awalnya kayu dijemur terlebih dahulu agar air dapat keluar sebagian. Kemudian,
dengan menyusun kayu selapis demi selapis kami asumsikan pembakaran akan lebih
merata sehingga kadar air yang tinggi dapat lebih efektif diubah menjadi asap cair.
5.4 PERHITUNGAN YANG RELEVAN
1. Perhitungan Berdasarkan Cash Flow
14
Faktor terukur dan tidak terukur
i. Tangibles : harga kebutuhan produksi, harga jual produk,
persaingan antar penjual
ii. Intangibles : faktor cuaca, ketersediaan kulit kacang
Biaya dan pendapatan
i. Biaya
Harga minyak = Rp 2.500,00 / liter
Harga kulit kacang = Rp 1.000,00/kg
Harga kayu = - ( kayu sisa , dapat digunakan berulang-ulang)
Untuk membakar 0.5 kg kulit kacang dibutuhkan sekitar 200 mL m
Sehingga biaya total
Minyak 400mL Rp 1000,00
Kulit kacang 1 kg Rp 1000,00 +
Total Rp 2.000,00
ii. Pendapatan
Dengan arang kulit kacang yang merupakan arang yang
kualitasnya cukup baik dan diharapkan menghasilkan 20-25%
arang dari berat bahan baku total. Jika harga arang saat ini
mencapai Rp20.000 per kg, makan dari 1 kg bahan baku kacang
dapat dihasilkan sekitar Rp4.000,00 sampai Rp5.000,00. Dengan
demikian keuntungan yang didapat sekitar Rp2.000,00 sampai
Rp3.000,00 per 1 kg bahan baku kulit kacang.
2. Data Analisis Proksimat (Kimia) Kulit Kacang ( menggunakan bahan sejenis
yaitu daun kering )( Sulistyo P,2003)
Kandungan Persentase
Air 10 – 60 %
Senyawa Organik 15 – 35 %
Nitrogen 0,4 – 1,2 %
Fosfor 0,2 – 0,6 %
15
Kalium 0,8 – 1,5 %
Kapur 4 – 7 %
Karbon 12 – 17 %
16
BAB VI
PRAKTIKUM REALISASI DESAIN
6.1 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN PADA PRAKTIKUM
6.1.1 Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum ini yaitu :
1. Tungku pirolisis
2. Korek api
3. Kipas
4. Sarung tangan
5. Penampung asap cair
6.1.2 Bahan
Bahan yang digunakan pada praktikum antara lain :
1. Kayu Albasia
2. Minyak tanah
6.2 PROSEDUR PRAKTIKUM
1. Kayu albasia dijemur agar kadar air berkurang.
2. Tungku pirolisis disiapkan
3. Kayu albasia dimasukkan satu lapis kedalam tungku
4. Lapisan kayu disirami dengan minyak tanah
5. Ditambahkan satu lapisan kayu lagi
6. Lapisan kayu disirami minyak lagi
7. Kayu tersebut dibakar dengan korek api
8. Susunan kayu diubah sesuai kebutuhan
9. Tungku ditutup
10. Asap cair ditampung
17
11. Setelah asap yang keluar dari tungku dianggap habis , ujung tungku ditutup
12. Tungku diturunkan agar tidak ada udara yang masuk.
13. Tungku didiamkan selama 5 jam.
14. Arang dapat diambil
6.3 HASIL PENGAMATAN
6.3.1 Tetes Asap Cair
Dalam praktikum yang dilakukan, asap cair yang dihasilkan selama proses
sebanak dua puluh tetes.dan waktu mulai tetesan pertamanya sangat lama.
6.3.2 Jenis Arang yang Dihasilkan
Berikut ini adalah grafik dan tabel arang hasil pirolisis :
Arang jadi14%
Arang tidak jadi
86%
Grafik Perbandingan Hasil Pirolisis
Massa (gram)
Bahan baku 1766
Arang jadi 240
Arang tidak jadi 1526
18
Menurut uji kualitatif, arang menunjukkan hasil yang baik. Arang tidak
megeluarkan asap saat dibakar dan tidak cepat menjadi abu. Selain itu arang
berwarna hitam mengkilap.Asap cair yang dihasilkan banyak, sehingga kami
berasumsi bahwa kayu yang kami pakai terlalu besar ukurannya sehingga
penjemuran kurang efektif akibat adanya air yang terperangkap didalam kayu
tersebut.
6.4 PERHITUNGAN-PERHITUNGAN
Massa bahan baku awal = 1766 gram
Hasil:
o Arang jadi = 240 gram
o Arang tidak jadi = 1526 gram
Asap cair = 20 tetes
Maka persentase keberhasilan =
Massa arangtotalMassabahan baku awal
x 100%
240 gram1766 gram
x 100 %
13.59 %
6.5 ANALISIS HASIL PERHITUNGAN DAN PERBANDINGANNYA
DENGAN PRAKTIKUM
Hasil percobaan pembuatan arang menghasilkan arang 240 gram dengan asap cair
sebanyak 20 tetes. Hasil percobaan tersebut tidak mencapai target awal percobaan yang
idealnya adalah 20%, sedangkan hasilnay adalah 13.59 %. Ketidaktercapaian target dalam
percobaan ini dapat diakibatkan oleh berbagai hal yang akan dijabarkan dalam analisis
diagram fishbone.
19
6.6 ANALISIS FISHBONE DIAGRAM
Man Method Machine
Problem
Material Mother Nature
MAN
Kurangnya pengalaman dan pengetahuan praktikan dalam hal pirolisis atau pengarangan
menyebabkan proses pengarangan yang dilakukan tidak berlangsung secara ideal.
METHOD
Kekurangan praktikan seperti dalam poin MAN di atas menyebabkan praktikan terlambat
menutup reactor pengarangan, hal ini menyebabkan beberapa bahan baku berubah
menjadi abu, bukan arang.
MACHINE
Kondisi reactor pengarangan yang tidak tertutup sempurna (ada kebocoran pada sisinya)
menyebabkan ada asap yang tetap keluar setelah reactor ditutup, hal ini menyebabkan
beberapa bahan baku mengalami oksidasi, bukan karbonisasi.
MATERIAL
Material atau bahan baku yang kami gunakan masih lembab, ditandai dengan banyaknya
asap cair yang terbentuk, hal ini menyebabkan bahan baku kami sukar terbakar dan sukar
untuk dapat diarangkan.
20
MOTHER NATURE
Ketika praktikum dilakukan, angin bertiup cukup kencang sehingga menyulitkan proses
pembakaran. Angin juga menyebabkan proses pembakaran tidak merata pada seluruh
reactor. Keadaan ini menyebabkan ada bahan baku yang sudah terbakar hingga nyaris
menjadi abu, namun masih ada bahan baku yang nyaris tidak terbakar.
21
BAB VII
KESIMPULAN DAN SARAN
Arang dapat dibuat dari berbagai macam jenis biomassa yang tersedia di
alam.Dengan membandingkan nilai kalor biomaassa yang digunakan, kita dapat
menyimpulkan kualitas arang yang terbentuk.Tidak hanya itu, arang yang berkualitas juga
tergantung dengan metode pengarangan atau pirolisis yang digunakan.
7.1 RANGKUMAN KEUNGGULAN DESAIN
Keunggulan dari desain kami, antara lain:
1. Kami menggunakan kayu albasia sebagai bahan baku yang memiliki nilai
kalor dan potensi yang cukup tinggi untuk dijadikan arang.
2. Bahan baku kayu albasia relatif mudah didapat dan harganya murah.
7.2 SARAN PENGEMBANGAN/KOREKSI DESAIN
Saran pengembangan atau koreksi dari desain pirolisis kami, antara lain:
1. Kayu Albasia sebaiknya dijemur lebih lama agar proses pengarangan dapat
berlangsung dengan lebih sempurna
2. Pada saat pirolisis, reaktor harus tetap terisolasi sempurna ( tertutup rapat )
agar t
22
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2013. " Kesulitan Rumput, Peternak Cirebon Manfaatkan Limbah Kulit
Kacang".
http://bandung.bisnis.com/read/20111113/6/109968/kesulitan-rumput- peternak-cirebon-manfaatkan-limbah-kulit-kacang (diakses tanggal 12 April 2013).
Berita resmi statistik Badan Pusat Statistik No. 45/07/ Th. XVI, 1 Juli 2013.
Wikipedia. 2014. “Arang”. http://id.wikipedia.org/wiki/Arang (diakses tanggal 28
Februari 2014).
23