Upload
rizky-archahyo
View
542
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
ENERGI ALTERNATIF
KARBONISASI BIOMASSA (PENGARANGAN)
Oleh:Hadi AriantoA1H009013
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO
2012
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Arang pada zaman dahulu merupakan sebuah komoditi yang sangat terkenal
karena fungsinya sebagai salah satu sumber energi yang cukup bagus dan ramah
lingkungan namun seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi arang lambat
laun ditinggalkan dan beralih ke minyak bumi ,batubara (bahan bakar fosil) dan listrik
karena dianggap kurang praktis .
Seiring perkembangan zaman pula bahan bakar dari fosil telah diexplorasi
secara besar besaran sehingga kini orang mulai merasakan dampak negatif dari
explorasi tersebut diantaranya : Pemanasan Global (Global Warming) , Polusi Udara
serta pencemaran racun yang berupa gas belerang,timbal dll. Sehingga kini saatnya
para ahli berpikir kembali untuk Back to Nature kembali ke alam dengan
mempergunakan energi terbarukan (bahan bakar yang tidak bisa habis karena bisa di
produksi terus menerus) serta tidak mengakibatkan pemanasan global.
Berdasarkan hal diatas penulis ingin ikut andil menyampaikan informasi tentang
pembuatan energi alternatif yang bisa diperbaharui terus menerus yaitu cara
pembuatan arang sebagai bahan energi alternatif yang ramah lingkungan (asal
dilakukan dengan sistematis). Oleh karena itu, pada praktikum kali ini akan dibahas
bagaimana pembuatan arang menggunakan drum kiln dengan benar.
B. Tujuan
1. Mahasiswa dapat memahami cara pembuatan arang dengan menggunakan
drum kiln.
2. Mahasiswa mengetahui prinsip pengarangan atau karbonisasi.
II. TINJAUAN PUSTAKA
1. Pengertian arang
Arang adalah residu hitam berisi karbon tidak murni yang dihasilkan dengan
menghilangkan kandungan air dan komponen volatil dari hewan atau tumbuhan.
Arang umumnya didapatkan dengan memanaskan kayu, gula, tulang, dan benda lain.
Arang yang hitam, ringan, mudah hancur, dan meyerupai batu bara ini terdiri dari
85% sampai 98% karbon, sisanya adalah abu atau benda kimia lainnya.
Gambar 1. Arang Kayu.
Karboniasi/pengarangan adalah proses pirolisis primer lambat merupakan
teknologi yang telah dipraktekkan oleh manusia sejak 10.000 tahun yang lalu pada
proses pembuatan arang. Pada laju pemanasan lambat pada suhu 150-300 oC, reaksi
utama yang terjadi adalah dehidrasi (kehilangan kandungan air). Hasil reaksi
keseluruhan adalah karbon padatan (C = arang), air (H2O), karbon monoksida (CO)
dan karbon dioksida (CO2). Semakin lambat proses umumnya mutu arang yang
dihasilkan semakin baik.
Hasil pirolisis berupa arang yang tersusun atas karbon yang berwarna hitam.
Prinsip proses pirolisis adalah pembakaran biomassa dengan kehadiran oksigen
minimum, sehingga yang terlepas hanya zat yang mudah menguap, sedangkan karbon
tetap tinggal didalamnya.
Biomassa adalah bahan organik yang berasal dari jasad hidup, baik tumbuh-
tumbuhan maupun hewan, salah satunya kotoran kuda (feses). dimana kotoran (feses)
digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak, hal ini dilakukan seiring
ketersediaan minyak tanah yang langka dan harganya mahal, serta semakin sulit
memperoleh kayu bakar. Proses pengolahannya sangat sederhana yaitu kotoran kuda
yang sudah kering langsung dipakai sebagai bahan bakar. (Daugherty E.C, 2001).
Briket adalah perubahan bentuk dari bentuk curah menjadi bentuk padat yang
dihasilkan dari pemampatan komponen penyusunnya disertai panas. Sedangkan
Briket arang adalah arang yang mempunyai bentuk tertentu, kerapatannya tinggi,
diperoleh melalui cara pengempaan arang halus yang dicampur dengan bahan perekat
misalnya pati, ter kayu, terbitumen, dan lain-lain.
2. Jenis-jenis arang
1) Arang kayu
Arang kayu adalah arang yang terbuat dari bahan dasar kayu. Arang kayu
paling banyak digunakan untuk pekerluan memasak seperti yang
dijelaskan sebelumnya. Sedangkan penggunaan arang kayu yang lainnya
adalah sebagai penjernih air, penggunaan dalam bidang kesehatan, dan
masih banyak lagi. Bahan kayu yang digunakan untuk dibuat arang kayu
adalah kayu yang masih sehat, dalam hal ini kayu belun membusuk.
2) Arang serbuk gergaji
Briket biomassa prinsipnya sama dengan karbon-karbon lain yang sudah
beredar di masyarakat, seperti kayu, arang sekam, dan arang tempurung kelapa,
yang di dalamnya masih memiliki energi untuk pembakaran. Perbedaannya
terletak pada nyala yang cepat, kuat, aman digunakan dan lebih tahan lama
pada saat dibakar. Menurut Hambali et al. (2007), briket bioarang didefinisikan
sebagai bahan bakar yang berwujud dan berasal dari sisa-sisa bahan organik
yang telah mengalami proses pemampatan dengan daya tekan tertentu.
Arang serbuk gergaji adalah arang yang terbuat dari serbuk gergaji yang
dibakar. Serbuk gergaji biasanya mudah didapat ditempat-tempat
penggergajian atau tempat pengrajin kayu. serbuk gergaji adalah bahan
sisa produksi yang jarang dimanfaatkan lagi oleh pemilknya. Sehingga
harganya bisa terbilang murah. selain dapat untuk bahan bakar, arang
serbuk gergaji biasanya dimanfaatkan untuk campuran pupuk dan dapat
diolah menjadi briket arang.
3) Arang sekam padi
arang sekam padi biasa digunakan sebagai pupuk dan bahan baku briket
arang. Sekam yang digunakan bisa diperoleh ditempat penggilingan padi.
Selain digunakan untuk arang, sekam padi juga sering dijadikan bekatul
untuk pekan ternak. Arang sekam juga bisa digunakan sebagai campuran
pupuk dan media tanam di persemaian. Hal ini karena sekam padi
memiliki kemampuan untuk menyerap dan menyimpan air sebagai
cadangan makanan.
4) Arang tempurung kelapa
Arang tempurumg kelapa adalah arang yang berbahan dasar tempurung
kelapa. Pemanfaatan arang tempurung kelapa ini ternasuk cukup strategis
sebagai sektor usaha. Hal ini karena jarang masyarakat yang
memanfaatkan tempurung kelapanya. Selain dimanfaatkan dengan
dibakar langsung, tempurung kelapa dapat dijadikan sabagai bahan dasar
briket arang. Tempurung kelapa yang akan dijadikan arang harus dari
kelapa yang sudah tua, karena lebih padat dan kandungan airnya lebih
sedikit dibandingkan dari kelapa yang masih muda. Harga jual arang
tempurung kelapa terbilang cukup tinggi. Karena selain berkualitas tinggi,
untuk mendapatkan tempurung kelapanya juga terbilang sulit dan
harganya cukup mahal.
5) Arang serasah
Arang serasah adalah arang yang terbuat dari serasah atau sampah
dedaunan. Bila dibandingkan dengan bahan arang lain, serasah termasuk
bahan yang paling mudah didapat. Arang serasah juga bisa dijadikan
briket arang, karena mudah dihancurkan.
III. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Dalam praktikum pengarangan biomassa kali ini diperlukan alat dan bahan, dan
tahapan-tahapan praktikum sebagai berikut
Bahan dan alat yang digunakan pada praktikum kali ini adalah:
1. Drum kiln (tungku pengarangan model pembakaran dari bahan itu
sendiri/pembakaran di dalam) untuk proses karbonisasi.
2. Bahan baku arang berupa limbah pertanian: kali ini menggunakan limbah kulit
nipah
3. Bahan kimia untuk mengukur mutu arang
4. Bomb calorimeter untuk mengukur nilai kalor pada bahan.
5. Oven, desikator untuk mengukur kadar air
6. Tanur, untuk mengukur kadar abu
7. Termometer infra red untuk mengukur suhu pada bahan.
8. Timbangan untuk mengetahui berat pada bahan.
9. Peralatan untuk mengukur sifat kimia arang (volatile matter, kandungan
karbon)
B. Cara Kerja
Tahapan-tahapan pelaksanaan praktikum adalah:
1. Menyiapkan alat dan bahan terlebih dahulu.
2. Menimbang bahan baku sebelum dilakukan pengarangan, dan mengukur kadar
air dan nilai kalornya.
3. Setelah menimbang bahan baku, memasukkan bahan baku ke dalam drum kiln
lalu membakar dan menutup agar pembakaran terjadi dengan maksimal.
4. Pada saat pembakaran berlangsung, meukur suhu pembakaran secara periodik
misalnya tiap 10 menit) menggunakan thermometer, dengan demikian dideteksi
berapa suhu pembakaran yang terjadi.
5. Bila asap sudah tidak keluar dari cerobong asap, maka selanjutnya
mendinginkan drum kiln dengan cara menutup cerobong asap dengan kain
basah, hal tersebut bertujuan untuk mempercepat pendinginan. Setelah drum
kiln dingin,selanjutnya membongkar.arang.
6. Menimbang arang.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Tabel 1. Hasil Pengamatan Praktikum.
Waktu
(menit ke-)
Suhu Drum Klin
(oC)
Suhu Lingkungan
(oC)
Kelembaban
( % )
10 81,6 35,5 55
20 112,5 36,2 50
30 231 35,7 44
40 332 35,8 46
50 235 35,1 48
60 204 35,3 45
70 201 36 45
80 270 35,7 46
90 194 34,9 50
B. Pembahasan
1. Kualitas arang yang baik
Arang sendiri terdapat perbedaan ciri khas antara arang berkualitas bagus
dengan arang yang berkualitas kurang bagus. Berikut ini akan dijabarkan
mengenai ciri-ciri arang berkualitas bagus susuai dengan standar produksi
arang:
a. Warna hitam dan kalau dinyalakan api berwarna kebiru-biruan,
Arang yang memiliki kualitas yang baik, jika dibakar akan menghasilkan
nyala api yang kebiruan. Hal ini menandakan bahwa panas yang
dihasilkan sangat tinggi dan baik digunakan untuk memasak. Hasil
masakannya pun akan cepat matang.
b. Mengkilat pada bagian yg pecah, terlihat pada gambar bahwa bila arang
dipecah atau dibelah, bagian yang terbelah tersebut akan berwarna hitam
mengkilat. Hal ini terjadi karena adanya unsur karbon yang tersisa setelah
melalui proses pengarangan.
c. Tidak mengotori tangan, Tidak mengotori tangan maksudnya bahwa
arang tidak memiliki zat beracun yang dapat menyebabkan penyakit.
setelah memegang arang, tangan hanya terkotori oleh serpihan- serpihan
arang yang sengat halus.
d. Tidak berasap, ber bau dan tidak memercik, Peryantaan bahwa arang
berkualitas adalah arang yang tidak berasap, tidak berbau, dan tidak
memercik. Maksudnya adalah pada saat digunakan untuk membakar,
arang tersebut tidak mengeluarkan asap tidak seperti saat membakar kayu
bakar. Tidak mengeluarkan bau yang tajam karena unsur yang tersisa
didalam arang hanya tinggal unsur karbon yang tidak berbau. Arang yang
berkualitas jika dibakar, tidak pecah dan tidak memercik
e. Tidak cepat habis apabila dibakar, Arang yang baik memiliki kemampuan
untuk tahan lama selama digunakan atau dibakar. Oleh karena itu
penggunaan arang dapat lebih menghemat pengeluaran. Berdenting
seperti logam apabila dipukul. Hal yang menyebabkan arang berdenting
seperti logam jika dipukul adalah berat arang yang sangat ringan
ditambah dengan struktur arang yang padat. Sehingga akan menghasilkan
bunyi yang nyaring jika dipukulkan.
Dengan memahami kriteria dan ciri-ciri arang berkualitas, diharapkan
dapat dijadikan sebagai patokan oleh produsen dalam memproduksi arang dan
meningkatkan kualitasnya. Dan juga dapat digunakan oleh masyarakat selaku
konsumen arang dalam menilai dan memilih antara arang yang jelek dengan
arang berkualitas tinggi sebelum menggunakannya.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas arang
a. Jenis kayu
Pada dasarnya semua kayu dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan
arang. Namun, kayu yang lebih baik untuk pembuatan arang adalah jenis
kayu yang keras, seperti kayu lamtoro, sono, bakau dll. Hal ini dilakukan
agar pada saat proses pembakaran, arang yang dihasilkan dapat mencapai
30% dari banyaknya kayu yang diolah.
b. Keadaan api
Kondisi api pada saat proses pembakaran hendaklah diperhatikan atau dijaga
agar api tidak padam. Karena jika keadaan api terganggu maka arang yang
dihasilkan tidak sempurna (bantat) dan biasa disebut kepala arang.
c. Keadaan tungku.
d. Tungku arang hendaklah diperhatikan agar tidak terjadi kebocoran pada saat
pembakaran arang.
e. Suhu pengarangan.
f. Waktu pengarangan.
g. Kadar air bahan.
Grafik 1. Hubungan Suhu dengan Waktu Pengarangan.
Dari grafik di atas dapat kita lihat bahwa pada drum kiln dari 10 menit
pertama hingga menit ke 40 terjadi peningkatan suhu dari 81,6 oC menjadi 332 oC,
namun setelah menit ke 40 hingga arang mulai terbentuk yang ditandai dengan
berkurangnya asap yang keluar dari drum kiln yaitu pada menit ke 90 suhu pada drum
kiln sebesar 194 oC. Hubungan suhu dengan waktu pengarangan dapat digambarkan
dalam persamaan Y = 2,33X + 68,72. Sedangkan ketika proses pembuatan arang
tersebut suhu lingkungan relatif setabil pada suhu rata-rata 35,5 oC.
3. Beberapa macam metode karbonisasi
a. Drum kiln: drum dari logam yang tahan panas, biasanya menggunakan drum
oli untuk mengkarbonisasi arang. Metode inilah yang banyak digunakan saat
ini untuk proses karbonisasi, karena biayanya yang relatif murah dan tidak
terikat dengan lokasi (dapat dipindah-pindahkan).
b. Drum kiln dengan reverse draught: silinder dari logam tahan panas hanya saja
terdapat cerobong yang letaknya pada bagian bawah tabung, dengan maksud
untuk mengurangi besarnya draft yang diakibatkan oleh aliran udara dan gas
sisa pembakaran. Metode karbonisasi ini biasa digunakan untuk skala besar.
c. Earth pit kiln: bahan baku arang (kayu atau tempurung kelapa) diletakkan
dalam tanah yang terlebih dahulu telah digali sampai ketinggian rata dengan
tanah kemudian diatasnya diberi daun-daun kering sebagai pemicu nyala api.
Setelah api menyala hingga bagian paling bawah, pada bagian atas kemudian
ditutup dengan tanah hingga semua bagian kayu tertutup. Hal ini untuk
mengurangi suplai oksigen yang masuk ke dalam ruang karbonisasi.
d. Brick Kiln: ruang pembakaran yang terbuat dari tanah liat atau batu bata yang
dibuat sedemikian rupa membentuk ruang pembakaran kemudian bahan baku
arang dimasukkan ke dalamnya dan dibakar. Metode ini memiliki keuntungan
panas pembakaran yang tinggi.
4. Pengaruh lubang udara dalam drum kiln pada prose pengarangan
Pada praktkum sift pertama menggunakan 6 lubang drum kiln yang terbuka
pada 3,5 kg membutuhkan waktu 90 menit kulit nipah yang diarangkan hanya
menghasilkan 231,79 gram. Sedangkan pada sift kedua menggunakan 4 lubang drum
kiln yang terbuka pada 3,5 kg kulit nipah yang diarangkan membutuhkan waktu 60
menit dan menghasilkan 692,39 gram. Sehingga dapat digambakan dalam grafik di
bawah ini.
Grafik 2. Hubungan Jumlah Lubang Drum kiln Terhadap Hasil Arang.
Grafik 3. Hubungan Jumlah Lubang Drum kiln Terhadap Waktu Pengarangan.
Pengaruh lubang udara dalam drum kiln pada proses pengarangan yaitu akan
memepngaruhi jumlah oksigen yang masuk ke dalam tungku saat proses pembakaran.
Oksigen merupakan syarat terjadinya pembakaran, makin banyak oksigen yang
masuk ke dalam drum makan proses pembakaran juga terjadi lebih cepat sehingga
akan mempengaruhi waktu kecepatan pengarangan, selain itu kecepatan pengarangan
juga akan menentukan kualitas arang yang dihasilkan.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari praktikum yang telah kami laksanakan kami dapat menyimpulkan
bahwa:
1. Kualitas arang yang baik memiliki ciri-ciri yag dapat kita amatai langsung
antara lain warna hitam dan kalau dinyalakan api berwarna kebiru-biruan,
mengkilat pada bagian yg pecah, terlihat pada gambar bahwa bila arang dipecah
atau dibelah, bagian yang terbelah tersebut akan berwarna hitam mengkilat,
tidak mengotori tangan, tidak berasap, berbau dan tidak memercik, tidak cepat
habis apabila dibakar, arang yang baik memiliki kemampuan untuk tahan lama
selama digunakan atau dibakar.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas arang antara lain jenis kayu,
keadaan api, keadaan tungku, suhu pengarangan, waktu pengarangan, kadar air
bahan.
3. Metode karbonisasi arang selain menggunakan drum kiln yaitu drum kiln
dengan reverse draught, earth pit kiln, dan brick kiln.
4. Pengaruh lubang udara dalam drum kiln pada proses pengarangan yaitu akan
memepngaruhi jumlah oksigen yang masuk ke dalam tungku saat proses
pembakaran sehingga ketika semakin banyak lubang maka oksigen yang masuk
pembakar akan lebih sempurna dan hal ini menyebabkan hasil arang lebih
sedikit dibandingkan ketika lubang udara yang leni sedikit.
B. Saran
Saran saya agar praktikum ini lebih baik kedepannya yaitu agar setelah
dilakukan pengarangan sebaiknya kita lakukan pengukuran-pengukuran kualitas
arang seperti volatile mater, kadar abu, kadar air, dan sebagainya.
DAFTAR PUSTAKA
Daugherty E.C, 2001, Biomass Energy Systems Efficiency:Analyzed through a Life Cycle Assessment, Lund University.
Hambali E, dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Agromedia, Jakarta.
Mahesa, Lana. 2011. Apa Sih Ciri-Ciri Arang Berkualitas. http://lmahesa.blogspot.com/2011/02/apa-sih-ciri-ciri-arang-berkualitas.html. Diakses 21 Juni 2012.
Nimratus, 2012. Teknik Pembuatan Arang. http://id.shvoong.com/exact-sciences/1984509-teknik-pembuatan-arang/#ixzz1yQPxZnq7. Diakses 21 Juni 2012.
LAMPIRAN