Embed Size (px)
Citation preview
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 198
Seminar Nasional XVIII MAPEKI
Sifat Fisika - Kimia Briket Arang dari Limbah
Serbuk Gergajian Acacia mangium Willd
Ahmad Harun Ha dan J .P. Gentur Sutapa,
b,*
aAlumni Bagian Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, Univeristas Gajah Mada, Yogyakarta
bDosen Bagian Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta
___________________________________________________________________________
Abstract
The sawdust waste Acacia mangium from the sawmill is abundant and not used optimally.
This research aimed to utilize sawdust waste Acacia mangium as renewable energy resources
in the form of charcoal briquette, to determine the interaction of adhesive amount and
pressing load, and also to determine the quality of the charcoal briquette produced from
sawdust waste of Acacia mangium. This research conducted with a set of random sampling
with two major factors namely the adhesive amounts variation (3%, 4%, and 5%) and press
loads (2500 psi, 3000 psi and 3500 psi) with five replications. The waste sawdust Acacia
mangium was carbonized at 400oC for 3 hours. The charcoal briquette quality parameters
consisted of the moisture content, specific gravity, heating value, ash content, volatile matter
and fixed carbon. The best quality of charcoal briquettes was obtained from 5 % adhesive and
press load of 3000 psi with 8.442 % moisture content, 0.700 of specific gravity, 7210.267
cal/g of heating value, 2.594 % of ash content, 6.314 % of volatile matter, and 82.649 % of
fixed carbon.
* Korespondensi penulis. Tel.: 08121555129
E-mail:[email protected].
1. Pendahuluan
Potensi biomassa berupa limbah serbuk gergajian kayu Acacia mangium di Provinsi
Kalimantan Selatan terutama di Kabupaten Tanah Laut cukup besar. Hal ini dapat dilihat
dengan luasnya areal tanaman kayu Acacia mangium di Kabupaten Tanah Laut pada areal
konsesi Hutan Tanaman Industri (HTI) PT. Inhutani III adalah seluas 27.500 ha (Dinas
Kehutanan,2011). Pada tahun 2012, di Kabupaten Tanah Laut Provinsi Kalimantan Selatan
sebanyak 12.500 m3 kayu Acacia mangium dari PT. Inhutani III Tanah Laut telah
dimanfaatkan sebgai kayu gergajian oleh beberapa industri kayu gergajian di wilayah tersebut
(BPPHP, 2012). Dari rendemen rata-rata kayu gergajian dengan bahan baku kayu bulat dari
hutan tanaman berkisar antara 40-50% (Kemenhut, 2013) dan sisanya menjadi limbah. Tiga
puluh persen dari limbah tersebut atau 15% dari total bahan baku adalah berupa serbuk
gergaji (Sudrajat dan Pari, 2011), sehingga dari 12.500 m3
kayu Acacia mangium
diperkirakan akan diperoleh 5.000-6.250 m3
kayu gergajian dengan limbah serbuk gergajian
Keywords : Amount Adhesive, Charcoal Briquette, Pressing Loads, Sawdust of Acacia mangium
______________________________________________________________________________
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 199
Acacia mangium sebesar 1.500-1.875 m3. Limbah yang berbentuk serbuk gergajian tersebut
belum dimanfaatkan secara optimal sehingga menimbulkan masalah terhadap lingkungan.
Kondisi limbah serbuk gergajian kayu Acacia mangium yang jumlahnya cukup besar
maka sangat penting untuk melakukan pemanfaatkan limbah tersebut secara optimal menjadi
suatu produk yang lebih memiliki nilai dan manfaat. Salah satu upaya pemanfaatan limbah
serbuk gergajian kayu Acacia mangium sebagai bahan baku pembuatan briket arang.
2. Bahan dan Metode
2.1 Bahan penelitian
Bahan penelitian yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah limbah serbuk
gergajian akasia mangium milik CV. Sama-Sama Bahagia di Desa Jilatan, Kecamatan Batu
Ampar, Kabupaten Tanah Laut, Provinsi Kalimantan Selatan. Bahan perekat yang digunakan
adalah tepung pati dengan jumlah bahan perekat 3%, 4% dan 5 % yang diencerkan dengan air
1:16 dari berat arang.
2.2 Metode penelitian
Pelaksanaan Penelitian ini secara umum meliputi proses penyiapan bahan baku,
karbonisasi, pembuatan briket arang,dan pengujian kualitas briket arang limbah serbuk
gergajian kayu Acacia mangium.
2.2.1 Penyiapan bahan baku
Tahap persiapan dilakukan dengan mengumpulkan limbah serbuk gergajian Acacia
mangiumkemudiandikeringkan di bawah sinar matahari hingga kadar air konstan.
2.2.2 Karbonisasi
Limbah serbuk gergajian Acacia mangium dikarbonisasi dengan retort pada suhu 400 °C,
selama 3 jam. Arang yang diperoleh ditampung pada tempat yang sudah disediakan.
2.2.3 Pembuatan briket arang
Pembuatan arang menjadi briket menggunakan serbuk arang sebanyak 27 gram dicampur
merata dengan bahan perekat 3%, 4%, dan 5%. Campuran tersebut selanjutnya dimasukkan
dalam cetakan berbentuk silinder berdiameter 5,5 cm dan ditekan pada tekanan kempa 2500
psi, 3000 psi, dan 3500 psi selama 15 menit.
2.2.4 Pengujian briket arang
Pengujian mutu briket arang meliputi parameter kadar air, berat jenis, nilai kalor, kadar
abu,kadar zat mudah menguap, dan kadar karbon terikat. Sesuai dengan ASTM standar
(ASTM 1979 dan ASTM 1985).
3. Hasil dan Pembahasan
Hasil pengujian mutu briket arang limbah serbuk gergajian Acacia mangiumdengan
mengunakan perlakuan variasi jummlah perekat (3%, 4%, & 5%) dan tekanan kempa (2500
psi, 3000 psi, & 3500 psi. dapat dilihat pada Tabel 4. Data hasil penelitian ini selanjutnya
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 200
dibandingkan dengan standar kualitas briket arang Jepang, Inggis, dan Amerika yang ada di
pasaran.
Tabel 4. Hasil pengujian mutu briket arang limbah serbuk gergajian Acacia mangium
Parameter
Sifat Fisika Sifat Kimia
Kadar Air
(%)
(maksimal)
Berat Jenis
(minimal)
Nilai Kalor
(kal/g)
(minimal)
Kadar Abu
(%)
(maksimal)
Zat Mudah
Menguap (%)
(maksimal)
Karbon Terikat
(%)
(minimal)
Jepang 6-8 1-1,2 6.000-7.000 3-6 15-30 60-80
Inggis 3-4 0,84 7300 8-10 16 75
USA 6 1 6500 18 19 58
A1B1 6,915 (J) 0,587 6828,877 (JA) 2,516 (JA) 11,246 (IA) 79,322 (JIA)
A1B2 7,261 (J) 0,613 6863,035 (JA) 2,998 (JA) 12,408 (IA) 77,333 (JIA)
A1B3 7,720 (J) 0,653 7406,453 (JIA) 2,184 (JA) 15,702 (JIA) 74,394 (JA)
A2B1 7,550 (J) 0,65 6728,296 (JA) 3,603 (JA) 15,296 (JIA) 73,550 (JA)
A2B2 6,386 (J) 0,592 7486,635 (JIA) 2,518 (JA) 17,569 (JA) 73,526 (JA)
A2B3 5,880 (A) 0,62 6734,130 (JA) 2,251 (JA) 16,890 (JA) 74,980 (JA)
A3B1 7,168 0,658 7051,970 (JA) 2,396 (JA) 17,240 (JA) 73,196 (JA)
A3B2 8,442 0,7 7210,267 (JA) 2,594 (JA) 6,314 (IA) 82,649 (JIA)
A3B3 9,061 0,702 7269,260(JA) 2,366 (JA) 12,902 (IA) 75,671 (JIA)
Keterangan:
A1 : Perekat 3% B1 : Tekanan 2.500 psi J:standarJepang
A2 : Perekat 4% B2 : Tekanan 3.000 psi I:standarInggis
A3 : Perekat 5% B3 : Tekanan 3.500 psi A:standarAmerika
Selanjutnya dari analisis lebih lanjut diperoleh perbedaan sangat nyata untuk beberapa
parameter kualitas briket arang dari limbah serbuk gergajian Acacia mangium yang
ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Analisis keragraman beberapa parameter kualitas briket arang Parameter Kualitas briket
arang
Varians
Jumlah Perekat Tekanan Kempa Interaksi
Kadar Air ** ns **
Berat Jenis ** ns ns
Nilai Kalor ns ns ns
Kadar Abu * ** **
Kadar Zat Mudah
Menguap ** ** **
Kadar Karbon Terikat ** ** **
Keterangan :
* : Berpengaruh nyata pada taraf 1%
** : Berpengaruh nyata pada taraf 5%
ns : Tidak berpengaruh nyata
3.1. Kadar air
Berdasarkan hasil pengujian kadar air briket arang serbuk gergajian akasia nilai rata-rata
kadar air briket arang serbuk gergajian Acacia mangium sebesar 7,38% dengan kisaran 5,88%
hingga 9,06%. Kadar air paling rendah dihasilkan dari kombinasi faktor variasi jumlah
perekat 4% dengan tekanan kempa 3.500 psi dan kadar air tertinggi dihasilkan dari kombinasi
faktor variasi jumlah perekat 5% dengan tekanan kempa 3.500 psi.
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 201
Gambar 1. Pengaruh interaksi variasi jumlah perekat dan tekanan kempa terhadap nilai rata-
rata kadar air briket arang serbuk gergajian Acacia mangium
Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa penambahan jumlah perekat cenderung
meningkatkan nilai kadar air briket arang. Hal ini disebabkan karena perekat pati yang
digunakan masih mengandung air sehingga air yang terkandung dalam perekat akan masuk
dan terikat dalam pori briket arang. Pernyataan tersebut diperkuat oleh Lestari et al., (2010)
yang menyatakan bahwa semakin tinggi jumlah perekat maka semakin tinggi pula kadar
airnya.
3.2. Berat jenis
Berdasarkan hasil pengujian berat jenis briket arang serbuk gergajian Acacia mangium
menunjukkan bahwa rata-rata berat jenis briket arang serbuk gergajian Acacia mangium
sebesar 0,64 dengan kisaran 0,59 hingga 0,70. Berat jenis paling rendah dihasilkan dari
kombinasi faktor variasi jumlah perekat 3% dengan tekanan kempa 2.500 psi dan berat jenis
tertinggi dihasilkan dari kombinasi faktor variasi jumlah perekat 5% dan tekanan kempa
3.500 psi.
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa penambahan jumlah perekat meningkatkan berat
jenis briket arang. Hal ini disebabkan penambahan jumlah perekat yang semakin tinggi akan
menyebabkan bahan perekat masuk dan terikat dalam pori briket arang semakin banyak
maka kerapatan briket arang yang dihasilkan akan semakin tinggi.
Gambar 3. Pengaruh jumlah perekat terhadap nilai rata-rata berat jenis briket arang serbuk
gergajian Acacia mangium
Apabila dibandingkan dengan standar kualitas briket arang dari Jepang, Inggis dan
Amerika, berat jenis briket serbuk gergajian Acacia mangium belum memenuhi standar
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 202
Jepang (minimal 1-1,2), standar Amerika (minimal 0,84) dan standar Inggis (minimal 1), hal
ini disebabkan karena sifat bahan baku briket arang itu sendiri adalah Acacia mangium yang
memiliki berat jenis sedang, dengan rata-rata 0,61 (0,43-0,66) (Mandang dan Pandit, 1997),
hal ini didukung pernyataan Hartoyo dan Nurhayati (1976) bahwa berat jenis bahan baku
akan mempengaruhi kualitas berat jenis briket arang yang dihasilkan.
3.3. Nilai kalor
Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket arang. Semakin tinggi nilai kalor briket
arang, semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan (Wijayanti, 2009).
Berdasarkan hasil pengujian nilai kalor briket arang serbuk gergajian Acacia mangium, rata-
rata nilai kalor briket arang serbuk gergajian Acacia mangium sebesar 7.064,33 kal/gram
dengan kisaran 6.728,29 kal/g hingga 7.486,64 kal/g. Nilai kalor paling rendah dihasilkan
dari kombinasi faktor variasi jumlah perekat 4% dengan tekanan kempa 2.500 psi dan nilai
kalor tertinggi dihasilkan dari kombinasi faktor variasi jumlah perekat 4% dan tekanan kempa
3.000 psi.
Hasil pengujian nilai kalor briket arang serbuk gergajian Acacia mangium bila
dibandingkan dengan standar kualitas briket arang dari Jepang, Inggis dan Amerika. Nilai
rata-rata briket arang serbuk gergajian Acacia mangium telah memenuhi standar jepang
(minimal 6000-7000 kal/g) dan amerika (minimal 6500 kal/g),Namun belum memenuhi
standar inggis (minimal 7300 kal/g). Hal ini disebabkan karena sifat bahan baku briket arang
itu sendiri adalah Acacia mangium yang memiliki kerapatan sedang, yaitu rata-rata 690
kg/m3(Haruni et al., 2011). Kerapatan kayu berpengaruh terhadap nilai kalor seperti yang
dikemukakan oleh Sudrajat (1983) bahwa briket arang dari kayu berkerapatan tinggi
menghasilkan nilai kalor yang tinggi sedangkan kayu yang berkerapatan rendah akan
menghasilkan briket arang yang menghasilkan nilai kalor rendah.
3.4.Kadar abu
Berdasarkan hasil pengujian kadar abubriket arang serbuk gergajian Acacia mangium
menunjukkan rata-rata kadar abubriket arang serbuk gergajian Acacia mangium sebesar
2,60% dengan kisaran 2,18% hingga 3,60%. Kadar abu paling rendah dihasilkan dari
kombinasi faktor variasi jumlah perekat 3% dengan tekanan kempa 3.500 psi dan kadar abu
tertinggi dihasilkan dari kombinasi faktor variasi jumlah perekat 4% dengan tekanan kempa
2.500 psi.
Hasil pengujian rata-rata kadar abu briket arang serbuk gergajian Acacia mangium
yang dihasilkan yaitu sebesar 2,60 % tergolong rendah, hal ini mengacu pada pernyataan Earl
(1974) bahwa kadar abu tinggi apabila nilainya diatas 4%. Kadar abu dalam penelitian ini
tergolong rendah karena diduga bahan baku yang digunakan briket arang serbuk gergajian
Acacia mangium mengandung mineral yang rendah. Sesuai pernyataan Usman (2007) bahwa
nilai kadar abu dipengaruhi oleh kandungan mineral yang terdapat pada bahan baku, semakin
rendah kandungan mineral pada bahan baku semakin rendah pula nilai kadar abu briket arang
yang dihasilkan.
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 203
3.5. Kadar zat mudah menguap (volatile matter)
Berdasarkan hasil pengujian kadar zat mudah menguap briket arang serbuk gergajian
Acacia mangium menunjukkan rata-ratakadar zat mudah menguap briket arang serbuk
gergajian Acacia mangium sebesar13,952% dengan kisaran 6,31% hingga 17,57%. Kadar zat
mudah menguap paling rendah dihasilkan dari kombinasi faktor variasi jumlah perekat 5%
dengan tekanan kempa 3.000 psi dan kadar zat mudah menguap tertinggi dihasilkan dari
kombinasi faktor variasi jumlah perekat 4% dengan tekanan kempa 3.000 psi.
Kadar zat mudah menguap yang dihasilkan pada penelitian ini cenderung menurun
dengan bertambahnya jumlah perekat yang digunakan, hal ini sesuai penyataan Suarez (2013)
bahwa nilai kadar zat mudah menguap cenderung menurun dengan bertambahnya jumlah
perekat. Briket arang yang baik, diharapkan memiliki kadar zat mudah menguap serendah
mungkin, karena efek negatif kadar zat mudah menguap yang tinggi adalah banyaknya asap
pada waktu pembakaran briket arang sehingga mengganggu pernafasan (Wati, 2008).
Rendahnya kadar zat mudah menguap berpengaruh pada tingginya kadar karbon terikat
semakin rendah zat mudah menguap semakin tinggi kadar karbon yang terikat sehingga nilai
kalor yang dihasilkan akan semakin tinggi.
3.6. Kadar karbon terikat
Berdasarkan hasil pengujian kadar karbon terikat briket arang limbah serbuk gergajian
Acacia mangium nilai rata-rata kadar karbon terikat briket arang limbah serbuk gergajian
Acacia mangium sebesar 76,07% dengan kisaran 73,19% hingga 82,65%. Kadar karbon
terikat paling rendah dihasilkan dari kombinasi faktor konsentrasi perekat 5% dengan tekanan
kempa 2.500 psi dan kadar karbon terikat tertinggi dihasilkan dari kombinasi faktor
konsentrasi perekat 5% dan tekanan kempa 3.000 psi. Hasil pengujian kadar karbon terikat
ditunjukkan data pada Tabel 5.
Nilai kandungan karbon terikat briket arang serbuk gergajian Acacia mangium pada
penelitian ini cukup tinggi hal ini diduga dipengaruhi oleh nilai zat mudah menguap dan
kadar abu. Menurut Nurhayati (1976) menyatakan bahwa semakin rendah kadar zat mudah
menguap maka semakin tinggi nilai karbon terikat, begitu pula sebaliknya. Demikian juga
bila kadar abu rendah maka semakin tinggi kadar karbon terikatnya.
4. Kesimpulan
Interaksi antara faktor variasi jumlah perekat dengan tekanan kempa berpengaruh
sangat nyata terhadap kadar air, kadar abu, zat mudah menguap, dan kadar karbon terikat.
Kombinasi perlakuan jumlah perekat 5% dan tekanan kempa 3000 psi menghasilkan briket
arang dengan kualitas terbaik. Pengujian sifat fisik-kimia briket arang serbuk gergajian
Acacia mangium menunjukkan hasil rata-rata kadar air sebesar 7,38%; rata-rata berat jenis
0,64, rata-rata nilai kalor 7064,33 kal/gram, rata-rata kadar abu 2,60%, rata-rata kadar zat
mudah menguap 13,95%, dan rata-rata kadar karbon terikat 76,07%.
Prosiding Seminar Nasional XVIII MAPEKI 4-5 November 2015, Bandung 204
Referensi
BPPHP Wilayah XI.(2012). Laporan Bulanan Bina Iuran Kehutanan dan Peredaran Hasil
Hutan Pada BPPHP.XI Banjarbaru. Bulan Januari sampai dengan November 2012.
Balai Pemantauan Pemanfaatan Hutan Produksi Wilayah XI. Banjarbaru.
Dinas Kehutanan Provinsi Kehutanan Provinsi Kalimantan Selatan. (2011). Statistik Dinas
Kehutanan Provinsi Kehutanan Provinsi Kalimantan Selatan Tahun 2010. Dinas
Kehutanan Provinsi Kalimantan Selatan.
Earl, D.E., & A. Meyer (1974). A Report onCharcoal. Food And Agiculture Organization of
United Nations. Rome.
Haruni K., K. Maarit, & K.Markku. (2011). Acacia mangium Willd.Ekologi, Silvikultur dan
Produktivitas.Center for International Forestry Research. Bogor.
Haygeen, J.G., & J. L. Bowyer. (1989). Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar.
Diterjemahkan oleh Sutjipto A. Hadikusumo. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.
KEMENHUT. (2012). Statistik Kehutanan Indonesia 2011. Kementrian Kehutanan Republik
Indnesia. Jakarta.
KEMENHUT. (2013). Peraturan Direktur Jendral Bina Usaha Kehutanan Nomor P.9/VI-
BPHH/2013 tentang Rendemen Kayu Olahan Industri Primer Hasil Hutan. Kementrian
Kehutanan Republik Indonesia. Jakarta.
Kholik, A. (2002). Pengaruh Jenis Serbuk Gergaji dan Ukuran Serbuk Arang Terhadap
Kualitas Briket arang. (Skripsi). Fakultas Kehutanan Universitas Gadjah Mada.
Yogyakarta.
Lestari, L., Y. Aripin, Zainuddin, Sukmawati, & Marliana. (2010). Analisis Kualitas Briket
Arang Tongkol Jagung yang Menggunakan Bahan Perekat Sagu dan Kanji. Jurnal
Aplikasi Fisika, 6 (2), 93-96
Mandang, Y & I.K.N Pandit. (1997). Pedoman Identifikasi Jenis Kayu Di lapangan. Yayasan
Prosea Bogor dan Pusat Diklat Pegawaidan Sumber Daya Manusia Kehutanan.Bogor.
Nurhayati. (1976). Nilai Kalor Beberapa jenis Kayu di Indonesia dan Hubungannya Dengan
Berat Jenis. Laporan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, No.169, Bogor.
Pari, G. (2002). Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah Industri Pengolahan Kayu.
Makalah Falsafah Sains. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Suarez, I. (2013). Pengaruh variasi tekanan kempa dan jumlah perekat terhadap sifat fisika-
kimia briket arang dari kayu sikkam (Bischofia javanica). Skripsi S1 Fakultas Kehutanan
Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta (Tidak dipublikasikan)
Sudrajat, R. & G. Pari. (2011). Arang Aktif: Teknologi Pengolahan dan Masa Depannya.
Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Jakarta
Usman, M.N. (2007). Mutu Briket Arang Kulit Buah Kakao Dengan Menggunakan Kanji
Sebagai Perekat.Jurnal Perennial, 3(2), 55-58.
Wati, E.P. (2008). Pengaruh Variasi Tekanan Kempa dan Presentase Perekat Terhadap Sifat
Fisika-Kimia Briket Arang Dari Limbah Kulit Buah Durian (Durio sp.). Skripsi S1
Fakultas Kehutanan Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta (Tidak dipublikasikan)
Wijayanti, D.S. (2009). Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan
Arang Cangkang Kelapa Sawit. Universitas Sumatra Utara.
