UJI KUALITAS FISIK DAN UJI KINETIKA REAKSI BRIKET KAYU .../Uji... · nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket campuran. Nilai energi aktivasi untuk briket 80% kayu

1

UJI KUALITAS FISIK DAN UJI KINETIKA REAKSI

BRIKET KAYU KALIMANTAN MERBAU DENGAN

PENAMBAHAN JERAMI PADI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

. NUZUL WAHYUDI .

NIM : I 0405007

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

2

PERSEMBAHAN

Karya ini dipersembahkan untuk:

Ayahanda, Dwijo Haryono

yang tak pernah bosan mengajak putra-putrinya untuk berdiskusi dan berdialog

Ibunda, Suharni

yang senantiasa mengajarkan mengenai keadilan dan kepedulian terhadap sesama

Nenek Ngadiyem

yang selalu bersemangat dalam hidupnya

Adik-adik penulis, Ayik Rusdiana dan Syamsiyatu Rohmah

yang telah memberi banyak inspirasi

Bapak Suyitno dan Bapak Tri Istanto

yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam pengerjaan tugas akhir ini

Orang-orang yang penulis cintai dalam hidup ini

3

MOTTO

“Karena sesungguhnya sesudah kesul i tan i tu ada

kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesul i tan i tu ada

kemudahan” (Al - Insyirah :5 -6)

“Maka apabi la kamu te lah selesai (dar i sesuatu

urusan) , ker jakanlah dengan sungguh -sungguh urusan

yang la in” (Al - Insyirah : 7 )

4

Tests on Physical Quality and Reaction Kinetic of Borneo-Merbau Wood

Briquette with Additional of Rice Straw

Nuzul Wahyudi

Department of Mechanical Engineering, Sebelas Maret University

Surakarta, Indonesia

email : [email protected]

Abstract

This research was conducted to investigate the effect of rice straw addition on

the physical properties of Borneo-merbau wood briquette. The briquettes which

made from Borneo-merbau wood and rice straw were mixed with two

variations of composition (weight percentage), i.e. 80% of Kalimantan-merbau

wood added with 20% of rice straw and 60% of Kalimantan-merbau wood

added with 40% of rice straw. Briquetting process was done by four briquetting

pressure, that were 400 kg/cm2, 600 kg/cm

2, 800 kg/cm

2, and 1000 kg/cm

2.

Physical properties investigated from each composition of the briquettes were

initial density, relaxation density, relaxation, durability, axial compressive

strength, and water resistance. The experimental result showed that the addition

of rice straw could increase the axial compressive strength of Borneo-Merbau

wood briquettes. The results in physical properties were used to determine the

briquetting pressure that could produce optimum briquette for each

composition. From the result showed that optimum briquettes were obtained on

briquetting pressure of 800 kg/cm2 for each composition. The reaction kinetics

testing was done on the optimum briquettes with two-different air velocities

which entering the reactor, that were 0.05 m/s and 2 m/s and at reactor

temperature of 4000C. Combustion profile of each briquettes composition was

obtained from reaction kinetic testing. Activation energy and pre-exponential

factor of the briquettes could also be obtained from the testing Activation

energy values of 80% Borneo-Merbau wood with 20% rice straw briquette

were 11.93 kJ/mol and 15.29 kJ/mol, for 2 m/s and 0.05 m/s air velocity,

respectively. Activation energy of 60% Borneo-Merbau wood with 40% rice

straw briquette was 10.00 kJ/mol and 13.96 kJ/mol.

Keywords: briquette, Borneo-Merbau wood, rice straw, density, activation

energy

5

Uji Kualitas Fisik dan Kinetika Reaksi Briket Kayu Kalimantan Merbau

dengan Penambahan Jerami Padi

Nuzul Wahyudi

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Indonesia

email : [email protected]

Abstrak

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan jerami padi

pada sifat fisik briket kayu Kalimantan merbau. Briket campuran kayu

kalimantan merbau dan jerami padi dibuat dengan dua variasi komposisi

(persentase berat), yaitu 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami

padi dan 60% kayu kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi. Proses

pembriketan dilakukan dengan 4 variasi tekanan pembriketan, yaitu

400 kg/cm2, 600 kg/cm

2, 800 kg/cm

2, dan 1000 kg/cm

2. Sifat fisik yang diuji

dari masing-masing komposisi briket adalah densitas awal dan densitas

relaksasi, relaksasi, ketahanan, kuat tekan aksial, serta ketahanan terhadap air.

Hasil pengujian sifat fisik menunjukkan bahwa penambahan jerami padi

mampu meningkatkan nilai kuat tekan aksial briket kayu kalimantan merbau.

Hasil pengujian sifat-sifat fisik digunakan untuk menentukan tekanan

pembriketan yang menghasilkan briket optimum untuk masing-masing

komposisi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa briket optimum diperoleh

pada tekanan pembriketan 800 kg/cm2 untuk masing-masing komposisi. Uji

kinetika reaksi dilakukan terhadap briket-briket optimum dengan 2 variasi

kecepatan udara memasuki reaktor yaitu 0,05 m/s dan 2 m/s, pada temperatur

reaktor 400oC. Profil pembakaran dari masing-masing komposisi briket telah

diperoleh melalui pengujian kinetika reaksi. Dari uji tersebut, diperoleh pula

nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket campuran. Nilai energi

aktivasi untuk briket 80% kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami

padi adalah 11,93 kJ/mol untuk variasi kecepatan udara 2 m/s dan 15,29 kJ/mol

untuk kecepatan udara 0,05 m/s. Sedangkan untuk briket 60% kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 40% jerami padi adalah 10,00 kJ/mol dan 13,96 kJ/mol.

Kata kunci: briket, kayu Kalimantan merbau, jerami padi, densitas, energi

aktivasi.

6

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi

dengan judul ―Uji Kualitas Fisik dan Uji Kinetika Reaksi Briket Kayu Kalimantan

Merbau dengan Penambahan Jerami Padi‖. Skripsi ini disusun guna memenuhi

persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Skripsi ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai

pihak, baik secara langsung maupun tidak. Oleh karena itu, penulis ingin

menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak

yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama kepada:

1. Bapak Suyitno, S.T., M.T., Dr.Tech. selaku pembimbing pertama atas

bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

2. Bapak Tri Istanto, S.T., M.T., selaku pembimbing kedua yang telah turut

serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis.

3. Bapak Dody Ariawan, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS

Surakarta.

4. Bapak Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku pembimbing akademis yang telah

berperan sebagai orang tua selama penulis melaksanakan studi di

Universitas Sebelas Maret.

5. Seluruh pengajar, staf administrasi, dan laboran di Jurusan Teknik Mesin

UNS, yang telah turut mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.

6. Ayah, Bunda, Nenek dan adik-adik penulis yang telah memberikan

dorongan dan dukungan kepada penulis dalam menempuh pendidikan di

Universitas Sebelas Maret.

7. Rekan penulis dalam mengerjakan tugas akhir mengenai briket biomassa,

Zaki Alaydrus, atas bantuan dan kerjasamanya.

7

8. Teman-teman di Laboratorium Konversi Energi (Gama, Yusno, Topan,

Indri, Dwi S., Ahmad, Tinneke, Teddy, Fendi, Thoha, dan Efril) yang telah

menemani dalam pembuatan alat dan pengambilan data. Terima kasih yang

tak terkira atas bantuan kalian semua.

9. Semua rekan di jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan bantuan dan

semangat kepada penulis.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu pelaksanaan dan penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari

sempurna, maka penulis mengharap kritik dan saran dari berbagai pihak untuk

kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu

pengetahuan dan kita semua.

Surakarta, 26 Mei 2010

Penulis

8

DAFTAR ISI

Halaman

Abstrak ......................................................................................................... v

Kata Pengantar ............................................................................................. vii

Daftar Isi ..................................................................................................... ix

Daftar Tabel ................................................................................................ xi

Daftar Gambar ............................................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ........................................................................ 1

1.2. Perumusan Masalah ................................................................ 4

1.3. Batasan Masalah ..................................................................... 4

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................ 6

1.5. Sistematika Penulisan ............................................................. 6

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ..................................................................... 8

2.2. Dasar Teori .............................................................................. 11

2.2.1. Biomasa ......................................................................... 11

2.2.2. Pemadatan (Densification) ............................................ 12

2.2.3. Bahan Pengikat (Binder) ............................................... 13

2.2.4. Pemilihan Briket Optimum ........................................... 14

2.2.5. Pembakaran ................................................................... 15

2.2.6. Thermogravimetric Analysis (TGA) ............................. 16

2.2.7. Kinetika Pembakaran .................................................... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian .................................................. 20

3.2. Bahan Penelitian ..................................................................... 20

3.3. Alat Penelitian ......................................................................... 20

3.4. Pelaksanaan Penelitian ............................................................. 25

3.4.1. Tahap Persiapan .......................................................... 25

3.4.2. Tahap Pembriketan ..................................................... 25

3.4.3. Tahap Uji Sifat Fisik .................................................... 26

3.4.4. Tahap Uji Kinetika Reaksi ........................................... 29

3.5. Metode Analisis Data ............................................................... 30

3.6. Diagram Alir Penelitian ........................................................... 31

BAB IV DATA DAN ANALISIS

4.1. Sifat Fisik 32

4.1.1. Sifat Initial Density dan Relaxed Density ..................... 32

4.1.2. Sifat Relaksasi .............................................................. 38

4.1.3. Sifat Ketahanan (Durability) ........................................ 43

4.1.4. Sifat Kuat Tekan Aksial Briket Biomassa ................... 45

4.1.5. Sifat Ketahanan Briket Biomassa Terhadap Air .......... 48

4.1.6. Pemilihan Briket Optimum .......................................... 51

4.2. Sifat Kinetika Pembakaran ....................................................... 53

4.2.1. Energi Aktivasi dan Faktor Pre-eksponensial ............... 56

9

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan .............................................................................. 60

5.2. Saran ........................................................................................ 61

Daftar Pustaka .............................................................................................. 62

Lampiran ...................................................................................................... 66

10

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1. Sifat-sifat fisik briket kayu Kalimantan merbau dan jerami

padi dengan pengikat tetes tebu 10% wb ....................................... 3

Tabel 2.1. Sifat kimia bahan bakar ................................................................. 11

Tabel 2.2. Ultimate analisys jerami padi ......................................................... 11

Tabel 2.3. Proximate Analysis dan Ultimate Analysis kayu ........................... 12

Tabel 2.4. Faktor dan level pemilihan optimum ............................................. 14

Tabel 4.1. Data massa jenis awal dan setelah mengalami relaksasi

selama 1 minggu dari briket kayu Kalimantan merbau ................. 33


selama 1 minggu dari briket kayu Kalimantan merbau yang

ditambah 20% jerami padi ............................................................. 34


selama 1 minggu dari briket kayu kalimantan merbau yang


Tabel 4.4. Massa jenis penyusun briket biomasa ............................................ 35

Tabel 4.5. Konstanta-konstanta fungsi (D = a ln P + b) .................................. 38

Tabel 4.6. Penambahan air untuk pengkondisian kadar air awal .................... 41

Tabel 4.7. Pengurangan massa briket 80% kayu kalimantan merbau

ditambah 20% jerami padi setelah satu minggu............................. 42

Tabel 4.8. Pengurangan massa briket 60% kayu kalimantan merbau

ditambah 40% jerami padi setelah satu minggu............................. 42

Tabel 4.9. Contoh hasil uji ketahanan (durability) briket kayu

kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi pada

variasi tekanan 1000 kg/cm2.......................................................... 43

Tabel 4.10. Durability Rating briket biomasa ................................................... 44

Tabel 4.11. Data sifat kuat tekan aksial briket kayu Kalimantan merbau......... 46

Tabel 4.12. Hubungan kuat tekan briket dan kandungan selulosa .................... 48

Tabel 4.13. Indeks ketahanan air (water resistance index) briket biomasa ....... 49

Tabel 4.14. Faktor dan level pemilihan optimum ............................................. 51

Tabel 4.15. Nilai β briket 80% kayu kalimantan merbau + 20% jerami

padi ................................................................................................. 51

Tabel 4.16. Nilai β briket 60% kayu kalimantan merbau + 40% jerami

padi ................................................................................................. 52

Tabel 4.17. Nilai desirability briket 80% kayu kalimantan merbau


Tabel 4.18. Nilai desirability briket 60% kayu kalimantan merbau


Tabel 4.19. Peak Temperature untuk masing-masing spesimen briket

biomassa ......................................................................................... 56

Tabel 4.20. Nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket 80%

kayu kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi. .................... 59

Tabel 4.21. Nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket 60%

kayu kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi ..................... 59

11

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Profil pembakaran batubara bituminus ....................................... 16

Gambar 2.2. Grafik ln penurunan fraksi massa terhadap kenaikan

temperatur briket ......................................................................... 18

Gambar 3.1. Tetes tebu ( molases) .................................................................. 20

Gambar 3.2. Alat pembriket ............................................................................ 21

Gambar 3.3. Ayakan 50 mesh .......................................................................... 21

Gambar 3.4. Mixer ........................................................................................... 21

Gambar 3.5. Alat uji ketahanan ....................................................................... 22

Gambar 3.6. Moisture analyzer ....................................................................... 22

Gambar 3.7. Timbangan digital ...................................................................... 23

Gambar 3.8. Jangka sorong .............................................................................. 23

Gambar 3.9. Stopwatch .................................................................................... 23

Gambar 3.10. Anemometer ................................................................................ 24

Gambar 3.11. Alat uji Tekan Universal Testing Machine ................................. 24

Gambar 3.12. Skema Alat TGA berpemanas listrik .......................................... 24

Gambar 4.1. Briket 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami

padi setelah mengalami relaksasi selama satu minggu ............... 34

Gambar 4.2. Briket kayu kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami

padi setelah mengalami relaksasi selama satu minggu ............... 35

Gambar 4.3. Hubungan antara tekanan pembriketan dengan prosentase

penurunan massa jenis briket setelah satu minggu. .................... 35

Gambar 4.4. Relaksasi volume berbagai briket untuk berbagai tekanan. ........ 37

Gambar 4.5. Hubungan antara relaxed density (D) dengan tekanan

pembriketan (P). .......................................................................... 38

Gambar 4.6. Pertambahan panjang briket pada tiap variasi tekanan briket

80% kayu kalimantan merbau dan 20% jerami padi................... 39

Gambar 4.7. Pertambahan volume briket pada tiap variasi tekanan briket


Gambar 4.8. Pertambahan panjang pada tiap variasi tekanan untuk briket


Gambar 4.9. Pertambahan volume pada tiap variasi tekanan untuk briket


Gambar 4.10. Hubungan durability rating dengan tekanan pembriketan .......... 44

Gambar 4.11. Nilai kuat tekan aksial briket biomasa ........................................ 47

Gambar 4.12. Nilai ketahanan terhadap air (WRI) briket biomasa ................... 49

Gambar 4.13. Briket biomasa yang tersisa dan masih berwujud briket............. 50

Gambar 4.14. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi

massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 80%

kayu kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami padi

pada kecepatan udara 0,05 m/s ................................................... 54




pada kecepatan udara 2 m/s ........................................................ 54

12




pada kecepatan udara 0,05 m/s ................................................... 55




pada kecepatan udara 2 m/s ........................................................ 55

Gambar 4.18. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi

massa terhadap (1/temperatur briket) pada pembakaran

briket 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami

padi dengan kecepatan udara 0,05 m/s ....................................... 57




padi dengan kecepatan udara 2 m/s ........................................... 57




padi dengan kecepatan udara 0,05 m/s ....................................... 58




padi dengan kecepatan udara 2 m/s ............................................ 58

13

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data uji relaksasi

Lampiran 2. Data hasil uji densitas

Lampiran 3. Data hasil uji durability

Lampiran 4. Data pemilihan briket optimum

Lampiran 5. Data uji kinetika reaksi pembakaran

14

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk yang terus meningkat

di Indonesia menyebabkan pertambahan konsumsi energi di segala sektor

kehidupan seperti transportasi, listrik, dan industri. Diperkirakan kebutuhan energi

nasional akan meningkat dari 674 juta SBM (setara barel minyak) tahun 2002

menjadi 1680 juta SBM pada tahun 2020, meningkat sekitar 2,5 kali lipat atau

naik dengan laju pertumbuhan rerata tahunan sebesar 5,2% (KNRT, 2006).

Sedangkan cadangan energi nasional semakin menipis apabila tidak ditemukan

cadangan energi baru. Sehingga perlu dilakukan berbagai terobosan untuk

mencegah terjadinya krisis energi.

Dalam Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006

Tentang Kebijakan Energi Nasional dirumuskan bahwa perlu adanya peningkatan

pemanfaatan sumber energi baru dan sumber energi terbarukan. Sasaran

Kebijakan Energi Nasional adalah tercapainya elastisitas energi lebih kecil dari 1

pada tahun 2025 dan terwujudnya energy mix yang optimal meliputi penggunaan

minyak bumi menjadi kurang dari 20% termasuk di dalamnya adalah energi baru

dan terbarukan (termasuk biomasa) menjadi lebih dari 5%. Dimana elastisitas

energi adalah pertumbuhan kebutuhan energi yang diperlukan untuk mencapai

tingkat pertumbuhan ekonomi tertentu. Dalam Kebijakan Pengembangan Energi

Terbarukan dan Konservasi Energi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral

yang dimaksud energi biomasa meliputi kayu, limbah pertanian/perkebunan/

hutan, komponen organik dari industri dan rumah tangga.

Salah satu energi terbarukan yang mempunyai potensi besar di Indonesia

adalah biomasa. Pada penelitian ini dipilih material campuran serbuk gergajian

kayu Kalimantan dan jerami padi. Pemilihan material serbuk gergajian kayu

Kalimantan pada penelitian ini didasari karena limbah penggergajian kayu di

lapangan kenyataannya saat ini masih jarang dimanfaatkan. Limbah

penggergajian ini kadang hanya ditumpuk begitu saja untuk kemudian dibuang ke

aliran sungai atau dibakar secara langsung, hal ini dapat menimbulkan masalah

15

pada lingkungan yaitu pencemaran. Dan juga produksi kayu gergajian

(Sawntimber) di Indonesia sangat melimpah yaitu mencapai 1,4 juta m3/tahun

(Direktorat Jenderal Bina Produksi tahun 2005). Sedangkan pemilihan material

jerami padi pada penelitian ini didasari karena di Indonesia sendiri merupakan

negara agraris yang mayoritas hasil pertaniannya berupa padi.

Moiorella (1985) menyebutkan bahwa setiap kg panen dapat menghasilkan

antara 1 – 1,5 kg jerami padi. Data dari BPS menyebutkan bahwa produksi beras

nasional pada tahun 2006 kurang lebih sebanyak 54,7 juta ton dari 11,9 juta ha

sawah. Berdasarkan data dari Moiorella maka jumlah jerami padi diperkirakan

mencapai 54,7 sampai 82,05 juta ton, ini merupakan jumlah yang sangat besar.

Jerami padi yang merupakan batang dari padi itu sendiri banyak yang tidak

dimanfaatkan hingga menjadi sampah, ataupun jika dimanfaatkan hanya sebatas

dibakar langsung di ladang atau dijadikan sebagai makanan ternak. Pemanfaatan

jerami padi sebagai makanan ternak hanya dilakukan sebagian kecil dan sebagian

besar jerami padi langsung dibakar di ladang. Dari beberapa literatur 70-80%

jerami padi dibakar langsung oleh petani. Dilihat dari sisi potensi energi, biomasa

memiliki kandungan energi sekitar 14MJ/kg, hal ini berarti potensi energi

biomasa di Indonesia sebesar 774,2 GJ/tahun.

Selain karena jumlahnya yang melimpah, pemilihan serbuk gergajian kayu

Kalimantan merbau dikarenakan material tersebut memiliki nilai ketahanan

(durability) dan daya tahan terhadap air (water resistance) yang tinggi setelah

dibriket. Namun, di sisi lain, briket kayu Kalimantan merbau memiliki

kekurangan yaitu nilai kuat tekan aksial yang rendah. Oleh karena itu,

penambahan material lain diperkirakan mampu memperbaiki sifat-sifat tersebut.

Serbuk jerami padi dipilih sebagai bahan tambahan karena briket jerami padi

terbukti memiliki nilai kuat tekan aksial yang lebih tinggi. Nilai dari sifat-sifat

fisik briket 100% jerami padi dan 100% kayu Kalimantan merbau ditunjukkan

dalam Tabel 1.1.

16

Tabel 1.1 Sifat-sifat fisik briket jerami padi dan kayu Kalimantan merbau dengan

pengikat tetes tebu 10% wb (Syafiq, 2009 dan Riyanto, 2009)

Tekanan Kuat tekan aksial

(kgf/cm2)

Durability rating (%) Water resistance rating

(%)

pembriketan Jerami Kayu Kaliman- Jerami Kayu Kaliman- Jerami Kayu Kaliman-

(kg/cm2) padi tan merbau Padi tan merbau Padi tan merbau

200

> 99,9

0,68 0 1,96 * *

400 5,79 12,28 76,10 * *

600 25,19 47,18 94,75 * 24

800 40,74 55,57 95,17 * 46

1000 49,27 61,78 95,43 * 53

keterangan : * sampel tidak berbentuk briket lagi (hancur)

Biomasa umumnya mengandung sejumlah air (moisture), memiliki

densitas yang rendah dan berserat. Moisture dalam bahan bakar padat terdapat

dalam dua bentuk, yaitu sebagai air bebas (free water) yang mengisi rongga pori-

pori di dalam bahan bakar dan sebagai air terikat (bound water) yang terserap di

permukaan ruang dalam struktur bahan bakar (Borman dan Ragland, 1998).

Biomasa pada umumnya mempunyai densitas yang cukup rendah, sehingga akan

mengalami kesulitan dalam penanganannya. Densifikasi biomasa menjadi briket

bertujuan untuk meningkatkan densitas dan menurunkan persoalan penanganan

seperti penyimpanan dan pengangkutan. Densifikasi menjadi sangat penting

dikembangkan di negara-negara berkembang sebagai salah satu cara untuk

peningkatan kualitas biomasa sebagai sumber energi.

Secara umum densifikasi biomasa mempunyai beberapa keuntungan

(Bhattacharya dkk, 1996) :

Menaikkan nilai kalori per satuan volume.

Mudah disimpan dan diangkut.

Mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam.

Parameter - parameter yang menentukan dalam pembuatan briket biomasa antara

lain adalah tekanan pembriketan, waktu penahanan (holding time), ukuran partikel

serbuk, jenis bahan pengikat, temperatur pembriketan, dan kandungan air

(moisture content) (Tamami, 2005).

Dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) mencantumkan standar briket

hanya sebatas sifat fisik. Dalam Standar Nasional Indonesia disebutkan briket

17

yang baik harus memiliki kuat tekan aksial > 60 kg/cm2. Belum ada ketentuan

tentang standar untuk sifat fisik lainnya yang berpengaruh dalam proses

penyimpanan dan pengangkutan seperti ketahanan (durability) dan ketahanan

terhadap air (water resistance). Serta belum adanya ketentuan tentang standar

kinetika reaksi dari briket biomasa sehingga mendorong adanya penelitian ini.

Dalam penelitian ini akan meneliti kualitas fisik briket campuran serbuk

gergajian kayu Kalimantan dan jerami padi dan kinetika reaksi dengan variasi

tekanan pembriketan dan variasi komposisi serbuk gergajian kayu Kalimantan dan

jerami padi sehingga pada akhirnya diperoleh briket yang optimum secara fisik

dan kinetika pembakarannya.

1.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh penambahan jerami padi terhadap sifat-sifat fisik

briket serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau.

2. Bagaimana pengaruh variasi tekanan pembriketan terhadap sifat fisik yang

optimum pada briket campuran serbuk gergajian kayu Kalimantan dan

jerami padi.

3. Bagaimana kinetika reaksi yang terjadi pada briket yang optimum tersebut.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:

1. Bahan briket biomasa yang diuji adalah limbah gergajian kayu Kalimantan

jenis merbau (Intsia Palembanica) dan limbah pertanian jerami padi

dengan ukuran partikel masing-masing bahan adalah 50 mesh.

2. Mesin pembriketan adalah tipe piston die pressure yang digerakkan secara

manual.

3. Cetakan briket (die) berbentuk silinder dengan diameter dalam 50 mm dan

poros penekan berdiameter 49,5 mm.

4. Briket biomasa berbentuk silinder dengan diameter 50 mm dan tinggi 50

mm (standar SNI).

5. Lama penahanan proses pembriketan (holding time) sekitar 40 detik.

18

6. Jenis bahan pengikat (binder) yang digunakan adalah tetes tebu (molasses)

dengan komposisi sekitar 10% berat briket.

7. Kadar air (moisture content) serbuk gergajian kayu Kalimantan adalah

sekitar 15% berat serbuk gergajian dan kadar air (moisture content) jerami

padi adalah sekitar 20% berat jerami padi tersebut.

8. Pembriketan yang dilakukan dengan komposisi sebagai berikut :

1. Serbuk gergajian kayu Kalimantan sebesar 80% dari berat campuran

bahan bakar dan serbuk jerami padi sebesar 20% dari berat campuran

bahan bakar.

2. Serbuk gergajian kayu Kalimantan sebesar 60% dari berat campuran

bahan bakar dan serbuk jerami padi sebesar 40% dari berat campuran

bahan bakar.

9. Pembriketan dilakukan dengan variasi tekanan pembriketan : 400 kg/cm²,

600 kg/cm², 800 kg/cm², dan 1000 kg/cm² untuk masing-masing

komposisi.

10. Sifat fisik yang diteliti :

a. Densitas relaksasi (relaxation density) pada interval waktu 1 menit, 10

menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, 1 hari, dan 1 minggu.

b. Densitas awal (initial density) dan densitas setelah mengalami

relaksasi selama 1 minggu (relaxed density) dengan menggunakan

standar pengujian ASAE 269.2 Dec 96.

c. Kuat tekan aksial (axial compressive strength).

d. Ketahanan briket (durability) dengan menggunakan standar pengujian

ASAE 269.4 Dec 96.

e. Ketahanan terhadap air (water resistance).

11. Penyimpanan briket di dalam toples dengan temperatur dan kelembaban

lingkungan kamar.

12. Mesin pengujian kinetika reaksi dengan menggunakan TGA

(Thermogravimetric Analyzer) berpemanas listrik 1.000 Watt.

13. Uji kinetika reaksi dilakukan pada temperatur ruang bakar 400°C dan

tekanan 1 atm, dengan dua variasi kecepatan udara memasuki ruang bakar,

yaitu 0,05 m/s dan 2 m/s

19

14. Pengujian sifat kinetika reaksi dilakukan pada briket optimum dari

pengujian sifat fisik.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Memperbaiki sifat-sifat fisik briket serbuk gergajian kayu Kalimantan

merbau khususnya nilai kuat tekan dengan menambahkan jerami padi.

2. Memperoleh data-data yang menunjukkan karakteristik briket serbuk

gergajian kayu Kalimantan merbau yang dicampur 20% dan 40% serbuk

jerami padi.

3. Menyelidiki pengaruh tekanan densifikasi pada sifat fisik briket serbuk

gergajian kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% dan 40% jerami

padi.

4. Menyelidiki kinetika reaksi briket serbuk gergajian kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 20% dan 40% serbuk jerami padi.

Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberi manfaat sebagai berikut:

1. Meningkatkan nilai ekonomis dari limbah serbuk gergajian kayu

Kalimantan merbau dan pertanian jerami padi dengan mengubahnya

menjadi produk yang lebih berguna.

2. Memperoleh komposisi briket campuran kayu Kalimantan merbau dan

jerami padi dengan spesifikasi sifat fisik yang optimum.

3. Memberi alternatif bahan bakar biomasa dengan biaya produksi yang

murah dan sifat fisik yang optimum.

1.5 Sistematika Penyusunan Laporan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah,

perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat

penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan kualitas

sifat fisik dan kinetika reaksi briket biomasa dengan menggunakan

20

pengikat (binder), teori tentang biomasa, briket, serta teori tentang

kinetika reaksi.

BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan,

tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan

pengambilan data.

BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan

data hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan.

BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.

21

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Ricards (1989) telah melakukan penelitian untuk mengetahui indek

ketahanan briket terhadap air dengan cara merendam briket ke dalam air selama

30 menit kemudian massa briket ditimbang. Nilai indek ketahanan air (Water

Resistant Indeks (WRI)) diperoleh dengan cara:

airpenyerapanWRI %%100 (2.1)

Wamukonya dan Jenkins (1994) melakukan penelitian pada briket

biomasa campuran gergajian kayu dan batang gandum. Pada penelitian ini

divariasikan campuran antara gergajian kayu dan batang gandum yaitu 1:1 dan 3:1

untuk mendapatkan briket dengan ketahanan terbaik. Hasil penelitian menyatakan

pertambahan panjang lebih tinggi terjadi pada campuran 1:1 sedangkan pada

pengujian ketahanan didapatkan index ketahanan campuran 1:1 sebesar 51,5

sedangkan harga index ketahanan campuran 3:1 sebesar 67,6. Kandungan air

material mentah optimum untuk menghasilkan briket terbaik terletak antara 12-

20% basis basah (w.b.).

Demirbas (1997) melakukan penelitian pada pembriketan sampah kertas

dan jerami gandum pada tekanan 300-800 MPa dengan bentuk briket silinder,

variasi kandungan air 7%, 10%, 13%, 15% dan 18%. Diketahui bahwa densitas

sampah kertas dan batang gandum meningkat seiring dengan kenaikan kandungan

air (moisture content) dan kenaikan tekanan pembriketan. Setelah 1 minggu

pengukuran relaksasi digunakan untuk menentukan kestabilan briket. Relaxed

density dipengaruhi oleh perbedaan nilai tekanan pembriketan sehingga dapat

dibuat sebuah persamaan D = a Ln P + b, dimana relaxed density, D dalam kg/m³

dan tekanan pembriketan, P dalam kg/cm², nilai a dan b adalah suatu konstanta.

Pengujian kuat tekan pada batang gandum menunjukkan bahwa semakin tinggi

kandungan air biomasa maka kuat tekan akan meningkat. Kuat tekan tertinggi

pada tekanan 800 MPa dengan kandungan air 22 % sebesar 23 MPa.

22

Li Yadong dan Liu Henry (2000) mengadakan penelitian tentang

pembriketan (densifikasi) dari kayu sisa pengerjaan dan sampah biomasa yang

lain dengan menggunakan sedikit binder dalam bentuk serbuk gergajian, jerami

kering dan kepingan. Proses densifikasi dilakukan dengan menggunakan metode

―punch and die‖ dalam temperatur ruang dan tekanan yang digunakan antara 34 –

138 MPa. Didapat sifat- sifat meliputi densitas, tekanan abrasi, kekuatan impak,

kuat tekan, ketahanan terhadap air, dan kualitasnya dalam jangka panjang.

Pengujian dilakukan dengan memvariasikan kandungan air, tekanan pembriketan,

kecepatan penekanan, lama penahanan tekanan, ukuran partikel, dan bentuk

partikel. Percobaan ini menemukan bahwa kebutuhan kandungan air untuk

pembriketan yang bagus adalah 5% - 12% untuk semua jenis material kayu yang

telah diketahui kandungan air yang terbaik adalah 8%. Dan juga ditemukan bahwa

bentuk seperti jerami kering merupakan yang paling memadat dan kuat, sedang

bentuk serbuk gergaji kurang baik, dan untuk bentuk kepingan yang paling jelek.

Untuk bentuk jerami kering memerlukan tekanan pembriketan sampai 70 MPa

agar dapat menghasilkan kualitas yang bagus, untuk bentuk serbuk gergajian

memerlukan tekanan 100 MPa. Tetapi untuk bentuk kepingan walau ditekan

hingga 138 MPa masih belum didapatkan briket yang baik. Briket yang dibentuk

dalam kondisi yang bagus mempunyai densitas 1 g/cm3 atau lebih. Densitas yang

tinggi sangat baik untuk penyimpanan, perlakuan, dan pemindahan. Briket yang

baik juga mempunyai kandungan energi yang tinggi per satuan volume, sehingga

briket ini lebih mudah dibakar dari pada batubara dalam pembangkit energi.

Othman dan Shamsuddin (2003) telah melakukan penelitian tentang

pembakaran batubara dengan menggunakan termogravimetri analisis. Penelitian

ini dititikberatkan untuk mempelajari reaktifitas batubara menggunakan profil

pembakaran DTG. Parameter kinetik dari batubara untuk profil pembakaran

dipelajari dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Pada penelitian ini

diasumsikan bahwa proses pembakaran bisa didiskripsikan dengan persamaan

orde satu. Analisis DTG telah dilakukan dengan laju pemanasan konstan dan

penambahan udara pada bahan uji. Dari kurva DTG dapat diperoleh nilai ITVM,

ITFC, peak temperature, dan burn out temperature. Secara teori, pembakaran

akan mulai ketika bahan bakar terkena oksigen, namun temperatur, komposisi dari

23

bahan bakar, dan oksigen juga menjadi faktor penentu pada reaksi. Nilai energi

aktivasi yang diperoleh dari masing-masing sampel batubara (Blair Athol, Merit

Pila, Tanito Harum) adalah 5,2 kJ/mol, 6,6 kJ/mol, dan 7,3 kJ/mol.

Suyitno, dkk (2005) telah melakukan penelitian tentang pengaruh ukuran

partikel terhadap karakteristik pembakaran biomasa yang berasal dari jerami dan

serbuk gergajian kayu glugu. Dimana sampel dijadikan serbuk dengan variasi

ukuran partikelnya adalah 20, 40, dan 80 mesh, kemudian dibriket berbentuk

silinder berdiameter 3 cm. Briket dihasilkan dengan tekanan 500 kg/cm2. Dari

penelitian didapatkan laju pembakaran dan profil pembakarannya. Setelah diuji

diketahui bahwa untuk ukuran partikel yang besar mempunyai laju pembakaran

yang tinggi sehingga bahan bakar cepat habis. Tetapi dengan ukuran partikel

besar, temperatur puncak (peak temperature), ITVM, dan waktu tinggalnya

rendah.

Tri Istanto, dkk (2005) meneliti pengaruh ukuran partikel, kadar air awal

dan temperatur pembriketan terhadap sifat fisik briket biomasa. Penelitian

dilakukan dengan menggunakan biomasa berasal dari jerami padi, limbah

gergajian glugu, limbah gergajian kayu jati dan serbuk batu bara. Sampel dibuat

serbuk dengan variasi ukuran 20 mesh (0,85 mm), 40 mesh (0,42 mm), dan 80

mesh (0,18 mm) dan variasi kadar air awal ( 10%, 15%, 20% dan 25%) dan

variasi temperatur pembriketan (60ºC, 80ºC, 100ºC dan 120ºC) serta dengan

pengikat kanji 5%. Dari penelitian diperoleh hasil bahwa untuk semua briket

biomasa semakin kecil ukuran partikel mengakibatkan densitas meningkat tetapi

kuat tekan aksial menurun. Semakin besar kadar air awal menyebabkan

penurunan densitas dan kuat tekan aksial.

Jamradloedluk, et.al. (2006) melakukan penelitian mengenai briket

campuran ampas tebu dan jerami padi serta briket campuran sekam padi dan getah

bunga bakung. Masing-masing briket dicampur dengan variasi komposisi 20:80,

40:60, 60:40, dan 80:20. Hasil penelitian pada briket campuran sekam padi dan

getah bunga bakung menunjukkan bahwa kandungan getah bunga bakung yang

semakin tinggi akan meningkatkan densitas dan kuat tekan briket. Sedangkan,

pada briket campuran ampas tebu dan jerami padi, densitas dan kuat tekan

24

tertinggi diperoleh pada campuran 40% ampas tebu ditambah 60% jerami padi.

Densitas briket campuran yang dihasilkan berkisar antara 185-223 kg/m3.

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Biomasa

Biomasa merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan semua

jenis material organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis (Anonim, 2004).

Biomasa dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomasa kayu dan

biomasa bukan kayu (Borman, 1998). Biomasa kayu dapat dibagi lagi menjadi

kayu keras dan kayu lunak. Biomasa non-kayu yang dapat digunakan sebagai

bahan bakar meliputi limbah hasil pertanian seperti limbah pengolahan industri

gula pasir (bagasse), sekam padi, rerantingan (stalks), jerami, biji-bijian, termasuk

pula kotoran hewan dapat juga digunakan sebagai bahan bakar. Bahan bakar kayu

meliputi gelondongan kayu (cord wood), ranting pohon, tatal kayu, kayu sejenis

cemara (bark), gergajian kayu, sisa hasil hutan, arang kayu, limbah ampas (ampas

tebu), dan lain-lain (Vanaparti, 2004)

Tabel 2.1 Sifat kimia bahan bakar (Tri Istanto, dkk.2006)

Bahan

bakar

Kadar air

(%)

Volatile

matter (%)

Fixed

Carbon (%)

Abu

(%)

Nilai kalor

(kcal/g)

Jerami 8,12 52,68 13,80 25,40 3111,99

Glugu 10,43 77,36 11,07 1,14 4210,81

Jati 10,53 77,2 11,17 1,10 4411,81

Batubara 11,57 43,88 33,28 11,27 5363,28

Tabel 2.2 Ultimate analysis jerami padi (Gani, 2006)

Ultimate

analysis

biomasa

jerami padi

(rice straw)

wt %

C 48,25

H 6,59

N 1,23

O 36,74

S 0,02

25

Tabel 2.3 Proximate Analysis dan Ultimate Analysis kayu

Proximate analysis (wt%) Sawdust Urban wood waste

Fixed carbon

Volatile matter

Ash

Moisture

Ultimate analysis (wt%)

Carbon

Hydrogen

Oxygen

Nitrogen

Sulfur

Ash

9.34

55.03

0.69

34.93

32.06

3.86

28.17

0.26

0.01

0.69

12.5

52.56

4.08

30.78

33.22

3.84

27.04

1.00

0.07

3.99

Sumber : D.A. Tillman (2000)

2.2.2. Pemadatan (Densification)

Salah satu cara yang dikembangkan untuk meningkatkan sifat fisis dan

pembakaran biomasa adalah pemadatan untuk menghasilkan biobriket. Pemadatan

merupakan salah satu langkah dalam rangkaian proses penanganan limbah yang

meliputi pengumpulan, penyimpanan, dan pengangkutan, juga termasuk

penyortiran, penggilingan dan pengeringan. Prinsip pemadatan yaitu pemberian

tekanan pada suatu material untuk menghilangkan kekosongan (void) inter dan

antar partikel.

Proses pemadatan biomasa dapat dijelaskan sebagai berikut, selama awal

proses kompresi, partikel menyusun kembali bentuknya mendekati densitas massa

penuh (bulk density). Partikel cenderung mempertahankan sifat-sifat asalnya

walaupun terjadi pelepasan energi akibat gesekan antar partikel serta gesekan

antara partikel dan dinding. Ketika tekanan kompaksi naik, partikel-partikel akan

saling mendorong satu sama lain, bersamaan dengan terjadinya deformasi elastik

dan plastis. Hal ini akan memperluas daerah kontak antar partikel dan sebagai

akibatnya gaya ikat antar partikel akan meningkat. Partikel-partikel yang getas

26

mungkin akan mengalami keretakan di bawah tekanan tersebut, mengawali

terjadinya penyatuan. Pada tekanan yang lebih tinggi, pori-pori akan terisi oleh

partikel hingga densitas massa hasil kompaksi akan mendekati densitas massa asli

atau massa padat (true density) komponen-komponen penyusunnya (S. Mani, dkk

; 2004).

Teknik pemadatan yang biasa digunakan adalah balling, briquetting, dan

pelleting. Dalam penelitian ini proses pemadatan biomasa yang digunakan adalah

proses pembriketan (briquetting). Proses pembuatan biobriket yang utama

meliputi pemilihan material biomasa, penggilingan, dan pembriketan

Pada dasarnya semua jenis limbah biomasa dapat dipadatkan, berdasarkan

tekanan kompaksi proses pembriketan dapat dibagi menjadi tiga (Sumaryono,

1995) yaitu:

1. Kompaksi tekanan rendah (300-1000 kg/cm²)

2. Kompaksi tekanan sedang (1000-2500 kg/cm²)

3. Kompaksi tekanan tinggi (≥ 2500 kg/cm²)

Dalam kompaksi dengan tekanan tinggi dan sedang, biasanya tidak

diperlukan bahan pengikat. Proses kompaksi dengan tekanan tinggi dan sedang

biasanya menggunakan teknologi screw press dan piston press.

2.2.3. Bahan Pengikat (Binder)

Pembriketan pada tekanan rendah membutuhkan bahan pengikat untuk

membantu pembentukan ikatan di antara partikel biomasa. Penambahan pengikat

dapat meningkatkan kekuatan briket. Ada beberapa macam bahan pengikat yang

digunakan dalam pembriketan yaitu pengikat organik (tetes tebu, coal tar,

bitumen, kanji, resin) dan pengikat anorganik (tanah liat, semen, lime, sulphite

liquior). Menurut Hinkle dan Rosenthal, ada beberapa kriteria yang harus

diperhatikan dalam memilih binder yang akan digunakan sebagai pengikat, antara

lain :

1. Kesesuaian antara pengikat dengan bahan yang akan diikat.

2. Kemampuan pengikat untuk dapat meningkatkan sifat-sifat briket.

3. Kemudahan untuk memperolehnya.

4. Harga pengikat.

27

Bahan pengikat yang digunakan dalam penelitian ini dipilih dari bahan

organik yaitu tetes tebu. Tetes tebu merupakan salah satu produk utama setelah

gula pasir, yang dihasilkan dari bermacam-macam tingkat pengolahan dari tebu

menjadi gula. Tetes tebu masih mengandung gula dalam jumlah yang cukup

banyak (sekitar 50-60%) dan sejumlah asam amino serta mineral. Tetes tebu

sendiri masih dapat diolah menjadi beberapa produk lain seperti gula cair,

penyedap makanan (MSG), alkohol dan dry yeast untuk roti, protein tunggal,

pakan ternak, asam citric, dan acetic acid alcohol.

2.2.4. Pemilihan Briket Optimum

Menurut Guillermo (2004) pemilihan proses optimum dilakukan dengan

metode sebagai berikut:

a. Mengubah faktor Xk (k = 1,2,3,..n) kedalam bentuk variabel tanpa dimensi

x1,x2,x3,..xn dengan persamaan berikut:

(2.2)

Dimana: Xk = faktor k

Xkm = nilai tengah desain

Cm = konstanta

Dari persamaan diatas akan dihasilkan 4 level yang simetri yaitu -1, 0, 1 dan

2. Dalam penelitian ini faktor k adalah tekanan pembriketan.

Tabel 2.4 Faktor dan level

Faktor level

-1 0 1 2

X1 Tekanan

(kg/cm2)

400 600 800 1000

b. Membentuk model regresi untuk masing-masing respon yaitu y1: massa

jenis, y2 : durability, y3 : kuat tekan, y4 : ketahanan terhadap air (water

resistance) dan y5 : relaksasi ke dalam persamaan berikut:

(2.3)

mkmkk CXXx /

k

i

k

i

k

ji

jipjiipiiippp xxxxy1 1

2

0

28

dimana p = 1,2,3 ( model respon )

βp = koefisien yang tidak diketahui

c. Dengan metode statistik mencari nilai βp untuk setiap respon sehingga

diperoleh persamaan y1(x), y2(x), y3(x), y4(x) dan y5(x).

d. Mencari nilai desirability untuk setiap respon di(x) dengan persamaan

(2.4)

dimana: ynominal = Nilai nominal di antara maksimum dan minimum

ymin = Nilai minimum

ymax = Nilai maksimum

di(x) berkisar antara 0 sampai 1.

e. Mencari nilai total desirability (D) dengan persamaan:

(2.5)

Proses optimum diperoleh untuk nilai total desirability yang mendekati 1.

2.2.5. Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan

yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor.

Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan mengalami oksidasi

perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi

dipakai untuk menaikkan suhu bahan secara pelan-pelan sampai mencapai suhu

nyala. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua konstituen yang

dapat terbakar di dalam bahan bakar membentuk gas CO2, air (H2O), dan gas SO2,

sehingga tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa.

Proses pembakaran bahan bakar padat (solid fuel) meliputi 3 tahap, yaitu

tahap pengeringan (drying), tahap devolatilisasi dan tahap pembakaran

arang/oksidasi arang (char oxidation) yang akan menyisakan abu (ash)

(Borman,1998). Tahap pertama adalah pemanasan awal dan pengeringan, dimana

maxmin

maxmin

maxmin

max

minmin

minmin

min

4,3,2,1

)()(0

)()(

)()(

)(

yxyatauxyyif

yxyyifyy

yxy

yxyyifyy

yxy

xd

ii

ialno

alno

i

alnoi

alno

i

j

n

nddddD1

...... 321

29

terjadi penguapan sejumlah air yang terkandung dalam bahan bakar padat. Tahap

kedua adalah proses devolatilisasi, dimana terjadi pengurangan massa bahan bakar

padat secara cepat akibat terlepasnya zat volatile (volatile matter). Tahap ketiga

adalah oksidasi arang sehingga menyisakan abu.

Karakterisitik utama pembakaran adalah temperatur puncak dimana laju

pengurangan massa maksimum. Temperatur puncak (peak temperature, PT) yang

tinggi menunjukkan bahan bakar memiliki reaktifitas yang rendah (Kastanaki,E.,

2003). Temperatur lain yang penting adalah ITVM (Initial Temperature Volatile

Matter) dan BT (Burnout Temperature). ITVM adalah temperatur awal pertama

dimana massa mulai turun. ITFC (fixed Carbon initiation temperature) adalah

temperatur awal kedua dimana laju pengurangan massa dipercepat akibat onset

pembakaran. Karakterisitik tersebut dapat dilihat dari kurva TG

(Thermogravimetry) dan DTG (Differential Thermogravimetry).

Gambar 2.1 Profil pembakaran batubara bituminus (Othman, N. F., 2003).

Waktu selama berlangsungnya pembakaran disebut Residence Time (RT)

(waktu tinggal bahan bakar di ruang bakar). Nilai residence time dipengaruhi oleh

berbagai faktor, diantaranya kadar volatile, temperatur pembakaran, massa bahan

bakar, kecepatan udara pembakaran dan lain sebagainya.

2.2.6. Thermogravimetric Analysis (TGA)

Thermogravimetric Analysis (TGA) adalah salah satu metode analisis

termal yang dapat digunakan untuk berbagai jenis material. Metode TGA

dilakukan dengan mengukur besar dan laju perubahan massa benda uji sebagai

30

fungsi dari temperatur atau waktu pada kondisi lingkungan yang dijaga konstan.

Metode ini terutama digunakan untuk mengetahui stabilitas termal dan oksidasi

material tertentu.

Metode ini secara luas digunakan dalam berbagai penelitian dan dipakai

untuk menentukan sifat-sifat termal dari berbagai bahan seperti polimer, batu

bara, bebatuan mineral, karet, kokas, resin, material superkonduktor, bahan tahan

api, dan lain-lain (Kamruddin, 2002).

Grafik fungsi perubahan massa yang dihasilkan melalui metode TGA

untuk berbagai material memiliki bentuk yang hampir sama, sehingga perlu

diubah terlebih dahulu sebelum dianalisa. Grafik fungsi diferensial perubahan

massa dapat memberi informasi mengenai temperatur di mana terjadi perubahan

massa yang paling cepat (peak temperature).

2.2.7. Kinetika Pembakaran

Kinetika pembakaran bahan bakar padat sangatlah kompleks, tetapi

dengan membuat generalisasi yang luas, beberapa informasi berguna dapat

diturunkan. Yang paling penting, asumsi dibuat bahwa proses pembakaran dapat

dinyatakan oleh kinetik orde pertama.

Untuk menganalisis kinetik pembakaran, model mengasumsikan bahwa

laju pengurangan massa dari sampel total adalah hanya bergantung pada laju

konstan dari massa sampel sisa dan temperatur dengan orde reaksi satu.

Penggunaan metode ini adalah mudah dan cepat. Sehingga persamaan Arrhenius

dapat dinyatakan dengan bentuk sebagai berikut:

(2.6)

dimana: dY = penurunan fraksi massa

dt = perubahan waktu (dt)

A = faktor pre-eksponensial

e = bilangan natural (2,71828)

E = energi aktivasi bahan (J/mol)

RTEAedt

dY

31

R = konstanta gas ideal (8,31 J/mol K)

Tsolid = temperatur pada briket (K)

Persamaan(2.6) kemudian diubah menjadi:

(2.7)

Data hasil penelitian yang diperoleh pertama kali adalah dY/dt. Dengan mencari

nilai logaritma natural dari dY/dt maka akan didapat ln (dY/dt). Hasil dari ln

(dY/dt) kemudian dibuat grafik hubungan antara ln (dY/dt) dengan 1/Tsolid. Grafik

yang terbentuk kemudian dicari persamaan garis lurusnya melalui regresi linear

seperti pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Grafik ln penurunan fraksi massa terhadap kenaikan temperatur briket

Grafik ln penurunan fraksi massa terhadap kenaikan temperatur pada briket akan

menghasilkan persamaan linear. Persamaan linear yang dihasilkan kemudian

dimasukkan ke dalam persamaan (2.7).

(2.8)

Sehingga didapat:

(2.9)

(2.10)

(2.11)

dt

dYln

caxy

solidT

1

solidRT

EA

dt

dY lnln

ART

E

dt

dY

solid

lnln caxy

dt

dYy ln

solidRT

Eax

Ac ln

32

dari persamaan (2.10)(2.10), karena 1/Tsolid adalah nilai variabel maka bisa

dituliskan:

(2.12)

sehingga,

(2.13)

(2.14)

Nilai faktor pre-eksponensial (A) akan ditemukan pada saat grafik y = ax + c

memotong sumbu y atau (1/Tsolid = 0), sehingga dari persamaan (2.9) diperoleh:

(2.15)

solidTx

1

RaE

R

Ea

0lnln Adt

dY

Adt

dYlnln

01

solidT

dt

dYA

33

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas dan

Termodinamika Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2. Bahan Penelitian

Pada penelitian ini, bahan yang digunakan adalah:

1. Serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau

Serbuk gergajian kayu Kalimantan jenis merbau ini diperoleh dari PT.

Indojati di wilayah Colomadu.

2. Jerami padi

Jerami padi diperoleh dari lahan pertanian di daerah Sukoharjo.

3. Tetes tebu (molasses)

Tetes tebu (molasses) yang digunakan sebagai bahan pengikat (binder)

diperoleh dari pabrik Tebu Tasikmadu

Gambar 3.1 Tetes tebu ( molases)

3.3. Alat Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian:

1. Mesin pembriketan tipe piston (hand pressed).

34

Peralatan yang digunakan untuk pembriketan serbuk biomasa, terdiri dari :

rangka, dongkrak hidrolik 6 ton, alat cetak (silinder dan plunger), pressure

gauge, mesin penekan, corong, dan gelas ukur.

Gambar 3.2 Alat pembriket

2. Ayakan 50 mesh

Gambar 3.3 Ayakan 50 mesh

3. Mixer

Gambar 3.4 Mixer

Poros penekan

Die

Pressure

Gauge

Mesin

pembriket

35

4. Alat uji ketahanan (durability test) standar ASAE S269.3

Gambar 3.5 Alat uji ketahanan

Alat ini terdiri dari rangka, alat uji ketahanan, transmisi daya dan motor

penggerak. Alat ini berbentuk balok dengan dimensi 300 x 300 x 460 mm,

terbuat dari besi profil L dengan dimensi 30 x 30 x 3 mm. Pada bagian sisi-

sisi panjang balok diselubungi oleh kawat ukuran 4 mesh (12,5 x 12,5 mm),

pada bagian bawah bujur sangkar ditutup dengan plat besi tebal 3 mm. Pada

bagian atas dipasang plat tebal 3 mm yang diberi engsel pada bagian

diagonalnya sebagai pintu. Untuk menggerakkannya balok diberi poros

dikedua ujung diagonalnya dan menggunakan transmisi daya berupa sabuk

dan puli dua tingkat untuk mereduksi kecepatan 1400 rpm menjadi 40 rpm.

5. Moisture analyzer

Gambar 3.6 Moisture analyzer

36

6. Timbangan digital

Gambar 3.7 Timbangan digital

7. Jangka Sorong

Gambar 3.8 jangka sorong

8. Stopwatch

Gambar 3.9 Stopwatch

37

9. Anemometer

Gambar 3.10 Anemometer

10. Alat Uji Tekan Universal Testing Machine

Gambar 3.11 Alat uji tekan Universal Testing Machine

11. Reaktor TGA (Thermogravimetry Analyzer) dengan pemanas listrik

Gambar 3.12 Skema alat TGA berpemanas listrik

38

Keterangan:

1. Adaptor ADAM

2. Data Acquisition Module (ADAM)

3. Timbangan digital

4. T ermokopel Tipe-K

5. Panel Listrik (Thermocontroller dan MCB)

6. Saluran pemanas udara

7. Kipas angin

8. Reaktor pembakaran

9. Regulator tegangan

10. Reostat

3.4. Pelaksanaan Penelitian

3.4.1. Tahap Persiapan

Dalam tahap persiapan meliputi proses pengumpulan jerami padi,

pengeringan, pemotongan, penggilingan, pengayakan dan pengkondisian kadar air

awal. Untuk serbuk gergajian kayu Kalimantan yang merupakan sampah dari

industri dapat langsung dijemur, diayak, dan dikondisikan kadar airnya (initial

moisture content).

3.4.2. Tahap Pembriketan

Pembriketan dilakukan dengan cara memasukkan campuran kayu

Kalimantan merbau dan serbuk jerami padi dengan prosentase komposisi divariasi

80% : 20% dan 60% : 40% (persentase berat) yang telah diberi pengikat ke dalam

cetakan kemudian ditekan dengan dengan menggunakan alat pembriketan dengan

variasi tekanan 400, 600, 800, dan 1000 kg/cm2. Pembriketan setiap variasi

prosentase komposisi bahan bakar dan tekanan pembriketan dilakukan dengan

menggunakan binder molasses sebesar 10% (persentase berat) dan dengan waktu

penahanan (holding time) 40 detik. Pada proses pembriketan ini untuk setiap

variasi tekanan pembriketan akan dihasilkan briket biomasa dengan dimensi

diameter 50 mm dan tinggi 50 mm.

Sebelum proses pembriketan dilaksanakan, harus dicari terlebih dahulu

massa bahan bakar yang tepat guna menghasilkan ukuran briket yang telah

ditentukan sebelumnya, yaitu diameter 50 mm dan tinggi 50 mm. Massa bahan

bakar tiap briket berbeda untuk masing-masing variasi komposisi dan tekanan

pembriketan. Massa bahan bakar untuk masing-masing variasi dicari dengan

39

metode trial and error. Hal ini dapat diterangkan sebagai berikut, massa bahan

bakar untuk komposisi dan tekanan pembriketan tertentu diperkirakan terlebih

dahulu. Setelah itu, briket dibuat dengan massa perkiraan tersebut. Kemudian,

briket diukur tinggi dan diameternya. Apabila ukurannya belum sesuai dengan

ukuran yang diinginkan, massa perkiraan ditambah atau dikurangi hingga

diperoleh ukuran yang tepat.

3.4.3. Tahap Uji Sifat Fisik

Uji sifat fisik yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi :

1. Uji Relaksasi (Relaxation Test)

Pengujian sifat relaksasi mengadopsi pengujian menurut standar ASAE

S269.2 DEC 96 yakni menggunakan metode pengukuran dimensi briket

dengan alat jangka sorong digital (calliper digital). Prosedur pengujiannya

yaitu:

a. Mengukur spesimen (diameter dan panjang mula-mula) menggunakan

jangka sorong setelah keluar dari cetakan.

b. Mengukur spesimen (diameter dan panjang akhir) pada interval waktu

1 menit, 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, 1 hari, dan 1 minggu,

menggunakan jangka sorong digital.

Pengukuran dilakukan paling sedikit 3 spesimen kemudian dirata-rata.

2. Initial dan relaxed density

Pengujian densitas spesimen ada 2 macam yaitu; densitas awal setelah

keluar dari cetakan (initial density) dan densitas setelah mengalami relaksasi

selama satu minggu (relaxed density). Pengujian dilakukan menurut standar

ASAE S269.2 DEC 96 menggunakan metode pengukuran dimensi briket

dengan alat jangka sorong digital (calliper digital). Prosedur pengujiannya

yaitu :

a. Mengukur spesimen (diameter dan panjang mula-mula) menggunakan

jangka sorong setelah keluar dari cetakan untuk menghitung volume

awal spesimen briket.

b. Menimbang spesimen setelah keluar dari cetakan dan dicatat sebagai

massa awal spesimen briket.

40

c. Densitas awal (initial density) dihitung sebagai perbandingan antara

massa awal spesimen briket spesimen dengan volume awal spesimen

briket.

d. Menyimpan spesimen briket selama 1 minggu.

e. Mengukur spesimen briket (diameter dan panjang akhir) menggunakan

jangka sorong setelah 1 minggu untuk menghitung volume akhir

spesimen briket.

f. Menimbang spesimen briket setelah 1 minggu dan dicatat sebagai

massa akhir spesimen briket.

g. Relaxed density dihitung sebagai perbandingan antara massa akhir

spesimen briket dengan volume akhir spesimen briket.

Pengukuran dilakukan paling sedikit 3 spesimen kemudian dirata-rata.

3. Uji Ketahanan Air (Water resistance test)

Pengujian ketahanan air (water resistance) dilakukan dengan mengadopsi

prosedur penelitian yang telah dilakukan oleh Ricards (1989). Prosedur

pengujiannya yaitu:

a. Menimbang massa awal briket

b. Merendam briket di dalam air selama 30 menit

c. Menimbang massa akhir briket setelah 30 menit.

d. Mencatat perubahan massa briket

Perhitungan indeks ketahanan air (water resistant index) briket dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

(3.1)

(3.2)

Dimana:

mb = massa akhir briket setelah diredam selama 30 menit (g)

ma = massa awal briket sebelum direndam (g)

4. Uji Ketahanan (Durability Test)

Sifat ketahanan briket biomasa diuji menurut standar internasional ASAE

S269.2 dengan prosedur sebagai berikut:

airpenyerapanWRI %%100

%100% xm

mmairpenyerapan

a

ab

41

a. Spesimen uji sebanyak 10 buah dimana toleransi massa tiap 1 buah

spesimen sebesar 10% dari massa spesimen rata - rata, diputar dalam

alat uji ketahanan selama 3 menit pada putaran 40 rpm. Spesimen yang

digunakan pada pengujian ini adalah spesimen yang telah dilakukan uji

relaxed density.

b. Setelah diputar maka massa briket biomasa yang telah pecah menjadi

beberapa bagian ditimbang.

c. Massa pecahan briket biomasa setelah diputar dikelompokkan dengan

acuan massa rata - rata sebelum diputar yakni masing - masing 20%,

40%, 60%, 80%, dan 100%.

d. Harga index ketahanan briket biomasa dicari dengan memberikan

bobot pada masing - masing kelompok. Pada kelompok 100% harga

bobot adalah 4, 80% harga bobot adalah 3, 60% harga bobot adalah 2,

40% harga bobot adalah 1, sedangkan kelompok 20% harga bobot

adalah 0. Kemudian akumulasi dari harga bobot adalah index distribusi

ukuran briket biomasa.

e. Harga tingkat ketahanan briket biomasa adalah akumulasi jumlah

massa briket yang lebih besar dari 20% massa awal rata - rata

kemudian dibagi dengan jumlah total massa briket sebelum diputar.

5. Uji Kuat Tekan Aksial (Axial Compressive Strength Test)

Pengujian sifat mekanik kuat tekan dilakukan di Laboratorium Bahan

Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret. Alat uji tekan yang digunakan

dalam penelitian ini adalah tipe Universal Testing Machine (UTM). Kuat

tekan yang diuji adalah kuat tekan arah aksial (axial compressive strength).

Adapun prosedur penelitian uji karakteristik kuat tekan adalah sebagai

berikut:

a. Meletakkan sampel uji sedemikian rupa pada landasan uji alat

Universal Testing Machine .

b. Menyeting pembebanan sebesar 5 ton dan menyeting setiap kenaikan

strip skala ukur 5 kg.

42

c. Menurunkan pembebanan secara vertikal dengan kecepatan yang

diatur oleh operator melalui kontroler hingga briket pecah karena

penekanan.

d. Mencatat nilai gaya tekan yang ditunjukkan oleh jarum pada skala

ukur yang terdapat pada alat uji.

e. Menaikkan pembebanan ke posisi semula dan membersihkan landasan

uji kuat tekan untuk uji selanjutnya.

Perhitungan kekuatan tekan aksial briket dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan di bawah ini :

(3.3)

Dimana: P = kuat tekan aksial briket (kg/cm²)

F = gaya tekan aksial (kg)

A = luas penampang briket (cm²)

3.4.4. Tahap Uji Kinetika Reaksi

Uji kinetika reaksi pembakaran dilakukan dengan menggunakan briket

optimum dari hasil pengujian sifat fisik masing-masing komposisi briket dan

tekanan pembriketan. Langkah pengujian uji kinetika adalah sebagai berikut:

1. Persiapan alat termogravimetri yang akan digunakan untuk pengambilan

data. Persiapan ini meliputi pengecekan reaktor TGA, pemasangan data

akusisi, pengukuran kecepatan angin pada fan, penyiapan komputer yang

dipakai untuk mencatat temperatur briket.

2. Melakukan pengambilan data dengan uji pembakaran briket 80% kayu

Kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi dan briket 60% kayu

Kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi. Briket dari masing-masing

komposisi yang diuji kinetika reaksinya merupakan briket dengan tekanan

pembriketan yang memberikan sifat fisik optimum.

3. Selama pengujian temperatur dinding reaktor dijaga konstan (Twall ) pada

400oC.

4. Udara dialirkan ke dalam ruang bakar menggunakan fan dengan 2 variasi

kecepatan udara yaitu 0,05.m/s dan 2.m/s. Pengukuran kecepatan udara

A

FP

43

dilakukan pada ujung keluar saluran pemanas udara. Kecepatan udara diukur

pada kondisi temperatur dan tekanan ruangan atau sebelum proses

pembakaran dilakukan.

3.5. Metode Analisis Data

Data-data yang diperoleh dari hasil serangkaian uji fisik yang telah

dilaksanakan, kemudian dianalisa dengan metode statistika yang diusulkan oleh

Guillermo (2004). Hasil analisa secara statistik ini akan memberikan briket

dengan tekanan pembriketan yang menghasilkan sifat fisik optimum.

Dua buah briket yang memiliki nilai desirability sifat fisik yang optimum,

masing-masing untuk komposisi 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20%

jerami padi dan 60% kayu Kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi, diuji

kinetika reaksinya. Dari uji kinetika reaksi inilah, akan diperoleh gambaran

mengenai laju pembakaran masing-masing briket. Selain itu, energi aktivasi (E)

dan faktor pre-eksponensial (A) masing-masing komposisi briket juga dapat

dihitung dari hasil uji kinetika reaksi.

44

3.6. Diagram Alir penelitian

Uji-uji sifat fisik :

uji relaksasi, initial density,

relaxed density, water resistance,

durability, dan uji kuat tekan

aksial

Analisa data sifat fisik

Menggiling

jerami padi

Komposisi 2:

kayu

Kalimantan

60% dan jerami

padi 40%

Pembriketan dengan variasi

tekanan 400, 600, 800, dan 1000

kg/cm2, dengan ukuran briket:

diameter 50 mm dan tinggi 50

mm

Uji kinetika

Persiapan:

Reaktor TGA, termokopel,

termokopel reader, dan

timbangan digital.

Penurunan massa briket(dm),

kenaikan temperatur (dT),

perubahan waktu (dt)

Laju penurunan massa

briket (ms= f(t))

Grafik hubungan antara

temperatur dan waktu

(Ts= f(t))

Set v (m/s) = 0,05 ; 2

Pada T dinding = 400ºC

Analisa data menyeluruh

Membuat Kesimpulan

Mulai

Selesai

Komposisi 1:

kayu

Kalimantan

80% dan jerami

padi 20%

Menjemur

gergajian kayu

Kalimantan merbau

Menambahkan pengikat:

10% tetes tebu

Ayakan 50 mesh.

Kadar air awal kayu Kalimantan

merbau (15%) dan kadar air awal

jerami padi (20%)

Briket optimum masing-

masing komposisi

Preeksponensial faktor (A),

energi aktivasi (E), dan peak

temperature (PT)

45

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

Pada bab ini akan dianalisis mengenai pengaruh variasi tekanan

pembriketan terhadap sifat fisik dan kinetika reaksi briket biomasa kayu

Kalimantan merbau dengan penambahan jerami padi.

4.1 Sifat Fisik

Sifat–sifat fisik yang diuji terhadap briket biomasa meliputi:

1. Pengujian massa jenis sesaat setelah dikeluarkan dari cetakan (initial

density) dan massa jenis yang telah mengalami relaksasi selama 1 minggu

(relaxed density).

2. Pengujian relaksasi briket biomasa pada interval waktu 1 menit, 10 menit,

30 menit, 1 jam, 2 jam, 1 hari, dan 1 minggu.

3. Pengujian sifat ketahanan briket biomasa menurut standar internasional

ASAE S269.4.

4. Pengujian sifat kuat tekan aksial briket biomasa (axial compressive

strength).

5. Pengujian sifat ketahanan briket biomasa terhadap air (water resistance).

4.1.1 Sifat Initial Density dan Relaxed Density

Tujuan pemadatan (densifikasi) adalah untuk meningkatkan massa jenis

suatu bahan bakar padat. Semakin besar massa jenis bahan bakar tersebut, maka

energi yang terkandung per satuan volumenya juga semakin tinggi. Dalam

penelitian ini, pengujian initial density dan relaxed density biomasa dilakukan

sesuai standar ASAE S269.2 DEC 96. Pengukuran dimensi briket dilakukan

dengan menggunakan jangka sorong (vernier calipper). Pengukuran dimensi

setiap spesimen dilakukan secara bertahap mulai sesaat setelah keluar dari cetakan

dan setelah satu minggu.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi massa jenis biomasa hasil

pemadatan yaitu antara lain: tekanan pembriketan, waktu penahanan, temperatur

pembriketan, dan kelembaban tempat penyimpanan briket tersebut (Ndiema dkk,

46

2001). Dari penelitian ini dapat diketahui bahwa tekanan pembriketan merupakan

faktor yang paling berpengaruh pada massa jenis suatu briket. Hal yang sama

ditunjukkan pada Tabel 4.1 Tabel tersebut menunjukkan nilai initial dan relaxed

density briket 100% kayu Kalimantan merbau untuk berbagai tekanan

pembriketan. Nilai-nilai yang diperoleh dari pengujian tersebut memiliki

kemiripan dengan nilai initial dan relaxed density briket kayu Kalimantan merbau

pada penelitian sebelumnya dengan bahan gergajian kayu Kalimantan merbau

(Syafiq, 2009). Sehingga, data-data sifat fisik dari penelitian Syafiq dapat

digunakan sebagai pembanding dalam analisis penelitian ini. Sedangkan Tabel 4.2

dan Tabel 4.3 menunjukkan hasil pengukuran initial dan relaxed density untuk

briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% dan 40% jerami padi untuk

berbagai tekanan pembriketan. Dari tabel tersebut dapat diketahui bahwa semakin

besar tekanan pembriketan menyebabkan semakin besar nilai massa jenis suatu

briket. Hal ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan oleh Demirbas dan

Sahin pada tahun 1997 dengan menggunakan biomasa jerami gandum. Pada

tekanan yang lebih tinggi, pori-pori akan terisi oleh partikel hingga massa jenis

hasil penekanan akan mendekati massa jenis massa asli (true density) komponen-

komponen penyusunnya (Mani, dkk, 2004).

Tabel 4.1 Data massa jenis awal dan setelah mengalami relaksasi selama satu minggu

dari briket 100% kayu Kalimantan merbau

Tekanan

pembriketan

(kg/cm2)

Initial

Density

(kg/m3)

Relaxed

Density

(kg/m3)

Prosentase

penurunan

massa jenis (%)

400 767,41 618,23 19

600 806,69 645,68 20

800 895,88 709,27 21

1000 948,61 747,48 21

Dimana bulk density dari biomasa serbuk kayu kalimantan merbau

dengan 10% pengikat adalah 292,0 kg/m3

47


dari briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami padi

Tekanan

pembriketan

(kg/cm2)

Initial

Density

(kg/m3)

Relaxed

Density

(kg/m3)

Prosentase

penurunan

massa jenis (%)

400 720,92 505,96 29,82

600 803,43 567,64 29,35

800 844,62 640,91 24,12

1000 875,45 684,17 21,85

Dimana bulk density campuran adalah 278,6 kg/m3


dari briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi

Tekanan

pembriketan

(kg/cm2)

Initial

Density

(kg/m3)

Relaxed

Density

(kg/m3)

Prosentase

penurunan

massa jenis

400 706,71 479,12 32,20

600 786,13 542,30 31,02

800 825,80 614,41 25,60

1000 866,12 663,49 23,40

Dimana bulk density campuran adalah 265,2 kg/cm3

Dari Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 juga dapat dilihat bahwa nilai massa jenis

briket campuran berada di bawah massa jenis briket kayu Kalimantan. Dengan

penambahan jerami padi menyebabkan massa jenis briket menurun. Hal ini

dikarenakan serbuk jerami memiliki bulk density yang lebih rendah (228 kg/m3)

dibanding bulk density serbuk kayu Kalimantan merbau (292 kg/m3).

Gambar 4.1. Briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami padi

setelah mengalami relaksasi selama satu minggu

400 kg/cm2 600 kg/cm

2 800 kg/cm

2 1000 kg/cm

2

48

Gambar 4.2. Briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi

setelah mengalami relaksasi selama satu minggu

Tabel 4.4 Massa jenis penyusun briket biomasa

Material Massa jenis

Kayu Kalimantan 292 kg/m3

Jerami padi 228 kg/m3

Air 1000 kg/m3

Tetes tebu 1426 kg/m3

Dari data-data prosentase penurunan massa jenis di atas (yaitu setelah briket

mengalami relaksasi) dapat dibuat menjadi sebuah grafik sebagai berikut.

0

5

10

15

20

25

30

35

400 600 800 1000

Pro

sen

tase

Pen

uru

na

n m

ass

a j

en

is b

rik

et

sete

lah

1 m

ing

gu

(%

)

Tekanan Pembriketan (kg/cm2)

60% kayu+ 40% jerami

80% kayu+ 20% jerami

100% kayu Kalimantan

Gambar 4.3 Hubungan antara tekanan pembriketan dengan prosentase penurunan massa

jenis briket setelah satu minggu.

400 kg/cm2 600 kg/cm

2 800 kg/cm

2 1000 kg/cm

2

49

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa dengan penambahan 20% dan 40%

jerami padi akan menaikkan prosentase penurunan massa jenis briket setelah satu

minggu. Semakin banyak jumlah jerami padi yang ditambahkan menyebabkan

prosentase penurunan massa jenis briket setelah satu minggu semakin tinggi.

Prosentase penurunan massa jenis briket setelah satu minggu pada briket kayu

Kalimantan merbau dengan penambahan 40% jerami padi lebih tinggi daripada

prosentase penurunan massa jenis briket setelah satu minggu pada briket kayu

Kalimantan merbau dengan penambahan 20% jerami padi dan pada briket 100%

kayu Kalimantan merbau. Hal ini dimungkinkan karena sifat dari biomasa jerami

padi yang lebih elastis. Biomasa jerami lebih elastis karena biomasa jerami

memiliki kandungan cellulose yang cukup tinggi yaitu 25 - 45 % (Aderemi BO,

2008). Dimana cellulose memiliki sifat yang elastis dan tidak mudah putus. Hal

ini yang menyebabkan dalam proses relaksasi briket kayu Kalimantan merbau

dengan penambahan 20% dan 40% jerami padi terjadi pertambahan panjang dan

diameter briket yang lebih tinggi daripada briket 100% kayu Kalimantan merbau.

Pertambahan panjang dan diameter briket ini menyebabkan pertambahan volume

briket yang akhirnya berpengaruh pada penurunan massa jenis briket setelah satu

minggu. Tetapi pada tekanan 400 kg/cm2 dan 600 kg/cm

2 dengan penambahan

20% dan 40% jerami padi menyebabkan prosentase penurunan massa jenis briket

setelah satu minggu jauh lebih tinggi daripada prosentase penurunan massa jenis

briket setelah satu minggu pada briket kayu Kalimantan merbau. Hal ini

disebabkan karena pada tekanan di bawah 600 kg/cm2, ikatan antara partikel

jerami dan partikel kayu lebih rendah dari ikatan antara partikel kayu sendiri.

Fakta ini diperkuat oleh hasil pengujian relaksasi volume yang dapat dilihat pada

Gambar 4.4 di bawah ini.

50

0

5

10

15

20

25

30

35

400 600 800 1000

Per

tam

bah

an

volu

me

bri

ket

(%

)

Tekanan pembriketan (kg/cm2)

100% kayu Kalimantan (Syafiq,2009)

80% kayu + 20% jerami

60% kayu + 40% jerami

Gambar 4.4 Relaksasi volume berbagai briket untuk berbagai tekanan

Dapat dilihat pada Gambar 4.4 di atas, relaksasi volume pada campuran

kayu Kalimantan merbau dan jerami padi pada tekanan di bawah 600 kg/cm2

masih jauh lebih tinggi dan setelah penekanan di atas 600 kg/cm2 relaksasi

volumenya menurun drastis. Ini menunjukkan bahwa ikatan pada briket campuran

dengan tekanan sampai 600 kg/cm2 melemah kembali selama proses relaksasi.

Penyebab lemahnya ikatan antara kayu Kalimantan merbau dan jerami padi pada

tekanan yang rendah adalah karena bentuk partikel yang tidak seragam antara

serbuk kayu Kalimantan merbau dan jerami padi sehingga menghambat terjadinya

proses interlocking. Sedangkan dengan penekanan yang lebih tinggi, ikatan antar

partikel akan menjadi lebih kuat.

51

80% kayu + 20% jeramiy = 198,1x + 221,3

60% kayu + 40% jeramiy = 203,3x + 186,5

100% kayu Kalimantany = 144,5x + 404,1

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4

Rel

axed

Den

sity

(k

g/m

3)

ln P ; (P in bar) Gambar 4.5 Hubungan antara relaxed density (D) dengan tekanan (P)

Persamaan hubungan antara relaxed density dan tekanan pembriketan telah

diusulkan oleh Ooi Chin Chin dan Siddiqui tahun 2000, ke dalam persamaan:

D = a ln P + b ... (4.1)

Dimana D adalah relaxed density (kg/m3), P adalah tekanan pembriketan

(bar), a dan b adalah konstanta empirik

Dari Gambar 4.5 dapat diperoleh nilai konstanta-konstanta a dan b sebagai

berikut.

Tabel 4.5 Konstanta fungsi D = a ln P + b

Komposisi Briket a b

100% Kayu kalimantan (Syafiq, 2009) 144,5 404,1

80% kayu Kalimantan merbau + 20% jerami 198,1 221,3

60% kayu Kalimantan merbau + 40% jerami 203,3 186,5

Serbuk kayu (Ooi Chin Chin dan Siddiqui 2000) 78,3 185,6

4.1.2 Sifat Relaksasi

Untuk mengetahui sifat relaksasi dari suatu briket biomasa perlu dilakukan

pengukuran besarnya relaksasi briket tiap menit sampai akhir relaksasi yaitu 1

minggu. Pengujian sifat relaksasi mengadopsi pengujian menurut standar ASAE

S269.2 DEC 96 yakni menggunakan metode pengukuran dimensi briket dengan

alat jangka sorong (vernier calipper). Data-data pengujian sifat relaksasi ini

52

diperoleh dari pengukuran panjang dan diameter briket biomasa sesaat setelah

keluar, setelah 1 menit, 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, 1 hari, sampai setelah 1

minggu. Data - data pengukuran sifat relaksasi briket kayu Kalimantan dengan

penambahan 20% dan 40 % jerami padi ditampilkan dalam grafik berikut.

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

0 1 2 3 4 5 6

Per

tam

bah

an P

anja

ng

Bri

ket

Log Waktu (detik)

400 kg/cm2

600 kg/cm2

800 kg/cm2

1000 kg/cm2

Gambar 4.6. Pertambahan panjang briket pada tiap variasi tekanan briket 80% kayu

Kalimantan merbau dan 20% jerami padi

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

0 1 2 3 4 5 6

Per

tam

bah

an V

olu

me

Log Waktu (detik)

400 kg/cm2

600 kg/cm2

800 kg/cm2

1000 kg/cm2

Gambar 4.7. Pertambahan volume briket pada tiap variasi tekanan briket 80% kayu


53

0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

0 1 2 3 4 5 6

Per

tam

bah

an P

anja

ng B

riket

Log Waktu (Detik)

400 kg/cm2

600 kg/cm2

800 kg/cm2

1000 kg/cm2

Gambar 4.8. Pertambahan panjang pada tiap variasi tekanan untuk briket 60% kayu


0 %

10 %

20 %

30 %

40 %

0 1 2 3 4 5 6

Per

tam

bah

an V

olu

me

Log Waktu (detik)

400 kg/cm2

600 kg/cm2

800 kg/cm2

1000 kg/cm2

Gambar 4.9. Pertambahan volume pada tiap variasi tekanan untuk briket 60% kayu


Dari Gambar 4.6 sampai Gambar 4.9 dapat diketahui hubungan antara

pertambahan panjang dan pertambahan volume briket kayu Kalimantan merbau

54

dengan penambahan 20% dan 40% jerami padi terhadap waktu relaksasi untuk

berbagai tekanan pembriketan. Pertambahan panjang dan pertambahan volume

terjadi pada menit awal sampai satu hari setelah briket dikeluarkan dari cetakan.

Tetapi setelah satu hari akan terjadi penyusutan panjang dan volume briket.

Mekanisme penyusutan yang terjadi dapat dijelaskan sebagai berikut.

Setelah briket keluar cetakan sampai penyimpanan satu hari, briket mengalami

relaksasi panjang dan volume. Relaksasi terjadi karena ikatan dalam briket yang

melemah. Akibat relaksasi, rongga-rongga antar partikel membesar dan

memungkinkan air permukaan menguap. Air permukaan yang lepas tersebut

berasal dari sejumlah air yang ditambahkan pada saat pengkondisian kadar air

(moisture content) awal. Terbukti kadar air briket setelah satu minggu berkurang

menjadi 12,05%. Lepasnya air permukaan dari dalam briket menyebabkan briket

mengalami shrinkage (pengkerutan) sehingga terjadi penurunan relaksasi baik

dalam panjang maupun dalam volume. Pengkerutan dapat terjadi karena terdapat

sifat jerami padi yang berbentuk serat dan serbuk kayu yang berbentuk

menyerupai bulat sehingga pada saat air permukaan keluar, terjadi proses

penyusunan partikel kembali khususnya dari serbuk kayu.

Penambahan air untuk masing-masing komposisi briket ditunjukkan pada

Tabel 4.6. Sedangkan pengurangan massa briket dapat dilihat pada Tabel 4.7

untuk briket 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi dan Tabel

4.8 untuk briket 60% kayu Kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi.

Tabel 4.6 Penambahan air untuk pengkondisian kadar air awal

Komposisi Briket Kadar air

awal bahan*

Kadar air

akhir bahan*

Penambahan

kadar air

80% kayu kalimantan

merbau + 20% jerami 10,4 % 16,0 % 5,6 %

60% kayu kalimantan

merbau + 40% jerami 10,8 % 17,0 % 6,2 %

* basis kering

55

Tabel 4.7 Pengurangan massa briket 80% kayu Kalimantan merbau

ditambah 20% jerami padi setelah satu minggu

Tekanan

(kg/cm2)

Massa masuk

cetakan (g)

Massa keluar

cetakan (g)

Massa satu

minggu (g) Pengurangan

massa (g)

Penambahan

air (g)

400 77,0 76,5 68,2 8,30 4,31

600 83,5 82,7 73,3 9,40 4,68

800 87,0 86,2 77,5 8,70 4,87

1000 90,0 89,0 81,3 7,70 5,04

Tabel 4.8 Pengurangan massa briket 60% kayu Kalimantan merbau

ditambah 40% jerami padi setelah satu minggu

Tekanan

(kg/cm2)

Massa masuk

cetakan (g)

Massa keluar

cetakan (g)

Massa satu

minggu (g) Pengurangan

massa (g)

Penambahan

air (g)

400 76,0 75,4 67,4 8,00 4,71

600 83,0 82,1 74,1 8,00 5,15

800 86,0 85,9 77,6 8,30 5,33

1000 90,0 89,6 83,4 6,20 5,58

Dari Gambar 4.6 sampai Gambar 4.9 juga terlihat bahwa pertambahan

panjang terbesar terjadi pada tekanan 400 kg/cm2 dan terkecil pada tekanan 1000

kg/cm2. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pertambahan panjang dan volume

akan berkurang apabila tekanan pembriketan diperbesar (Ndiema dkk, 2001). Hal

ini dikarenakan semakin tinggi tekanan pembriketan mengakibatkan jarak antar

partikel biomasa akan semakin dekat sehingga besarnya luas permukaan kontak

antar partikel menyebabkan ikatan partikel briket biomasa semakin kuat. Dan

relaksasi yang terbentuk menjadi lebih kecil.

Dengan membandingkan Gambar 4.6 dan Gambar 4.8, dapat diketahui

bahwa pertambahan panjang pada briket kayu Kalimantan merbau dengan

penambahan 20% jerami padi lebih kecil daripada pertambahan panjang pada

briket kayu Kalimantan merbau yang ditambahkan 40% jerami padi. Hal ini

dikarenakan jerami padi memiliki kemampuan ikat yang rendah. Dibandingkan

dengan kayu, jerami padi mengandung komponen pengikat seperti lignin yang

jumlahnya lebih rendah (Wamukonya, 1994). Dimana besarnya kandungan lignin

kayu adalah 16 – 24% sedangkan besarnya kandungan lignin jerami sebesar 11 –

20%. Lignin struktur kimiawinya bercabang-cabang dan berbentuk polimer tiga

dimensi. Karena ukuran dan strukturnya yang tiga dimensi ini, memungkinkan

lignin berfungsi sebagai semen atau lem yang dapat mengikat serat.

56

4.1.3 Sifat Ketahanan (Durability)

Sifat ketahanan briket biomasa dicari menggunakan standar uji ASAE

S269.4. Dec 96. Pengujian ketahanan briket biomasa dilakukan dengan alat uji

ketahanan. Briket biomasa dimasukkan dalam alat uji ketahanan kemudian diputar

selama 3 menit pada putaran 40 rpm. Setelah diputar, sisa briket biomasa

ditimbang sehingga massa tiap-tiap pecahan briket dapat diketahui.

Tabel 4.9 Contoh hasil uji ketahanan (durability) briket kayu Kalimantan merbau

yang ditambah 20% jerami padi pada variasi tekanan 1000 kg/cm2

TANGGAL PENGUJIAN 02-Jul-09

TEKANAN (kg/cm2) 1000

SERBUK KAYU KAL 80%

JERAMI 20%

84,0 83,0 84,0 82,0 84,0

82,0 84,0 82,0 82,0 82,0MASSA TOTAL (g)

1 14,0 32,0 34,0 58,0

2 14,0 30,0 34,0 54,0

3 14,0 28,0 52,0

4 4,0 28,0 51,0

5 20,0 52,0

6 17,0 54,0

7 18,0 52,0

8 18,0

9 18,0

10 17,0

11 18,0

12 20,0

13

14

15

16

17

MASSA TOTAL 46 264 68 373 0

% original mass 5,55% 31,85% 8,20% 44,99% 0,00%

Size distribution index 0,00 31,85 16,41 134,98 0,00

Size distribution index total 183,23

DURABILITY 85,04%

829

MASSA AWAL (g)

66,32 82,916,58 33,16 49,74

57

Tabel 4.10 Durability rating briket biomasa

Durability rating briket biomasa

Tekanan

(kg/cm2)

Kayu Kalimantan

merbau

(Syafiq,2009)

80% kayu Kalimantan

merbau + 20% jerami

padi

60% kayu Kalimantan

merbau + 40% jerami

padi

400 76,1 % 21,65% 18,14%

600 94,8 % 29,24% 26,89%

800 95,2 % 71,25% 65,75%

1000 95,4 % 85,04% 72,15%

Dari

Tabel 4.10 dapat dibuat grafik sebagai berikut:

0

20

40

60

80

100

120

400 600 800 1000

Du

rab

ilit

y r

ati

ng

(%

)



kayu : jerami = 80 : 20

kayu : jerami= 60 : 40

Gambar 4.10 Hubungan tekanan dan durability rating briket biomasa

Dari Gambar 4.10 digambarkan hubungan antara tekanan pembriketan

dengan durability rating dari tiga macam briket biomasa. Dengan adanya

kenaikan tekanan pembriketan mengakibatkan nilai durability rating cenderung

mengalami kenaikan. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa durability rating

terendah diperoleh pada tekanan 400 kg/cm2 untuk setiap variasi tekanan dan akan

meningkat seiring penambahan tekanan pembriketan. Durability rating tertinggi

diperoleh pada tekanan 1000 kg/cm2 yaitu 85,04% untuk briket kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 20% jerami padi, 72,15% untuk briket kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 40% jerami padi dan 95,40% untuk briket 100% kayu

Kalimantan merbau. Secara umum briket biomasa mengalami peningkatan nilai

58

ketahanan seiring dengan meningkatnya tekanan pembriketan yang diberikan.

Kejadian ini dapat dijelaskan bahwa penambahan tekanan pembriketan dapat

lebih merekatkan partikel biomasa dan mengurangi jarak antar partikel, sehingga

kontak antar permukaan partikel bertambah dan mengurangi rongga kosong pada

briket. Dengan meningkatnya tekanan pembriketan sifat-sifat mekanik akan

meningkat karena fungsi dari penekanan terhadap biomasa adalah untuk

memperkecil ruang kosong inter dan antar partikel dalam biomasa tersebut

(Werther, et al, 2000).

Dari Gambar 4.10 juga diperoleh bahwa dengan adanya penambahan

jerami padi menyebabkan durability rating semakin menurun untuk tiap-tiap

tekanan pembriketan. Briket kayu Kalimantan merbau dengan penambahan jerami

padi 20% memiliki durability rating yang lebih tinggi daripada briket kayu

Kalimantan merbau dengan penambahan jerami padi 40%. Hal ini dikarenakan

kayu sendiri mengandung lebih banyak zat pengikat seperti lignin yang mampu

meningkatkan ikatan kohesi antar partikelnya (Wamukonya, 1994). Sedangkan

jerami padi tidak mengandung banyak lignin tetapi memiliki lapisan lilin tipis

(wax) yang menyelimuti partikel biomasa jerami (Demirbas, 1997). Dimana wax

yang menyelimuti partikel biomasa jerami padi tersebut justru membuat ikatan

yang terbentuk tidak kuat karena wax mengakibatkan air dan bahan pengikat tidak

dapat terserap ke dalam partikel biomasa jerami padi.

Pada tekanan 400 kg/cm2 dan 600 kg/cm

2 terjadi fenomena yaitu

ketahanan briket relatif rendah. Hal ini disebabkan karena pada tekanan di bawah

600 kg/cm2, ikatan antara partikel kayu Kalimantan merbau dan partikel jerami

padi lebih rendah dari ikatan antara partikel sendiri. Fakta ini diperkuat oleh hasil

pengujian relaksasi volume yang dapat dilihat pada Gambar 4.4.

4.1.4 Sifat Kuat Tekan Aksial Briket Biomasa (Axial Compressive Strength)

Kuat tekan aksial merupakan salah satu sifat yang perlu diperhatikan pada

briket biomasa karena briket seringkali ditumpuk saat disimpan maupun di dalam

ruang pembakaran. Oleh karena itu diperlukan adanya briket yang tidak mudah

hancur ketika tertindih. Menurut standar nasional Indonesia, kuat tekan aksial

59

briket batubara minimal sebesar 60 kgf/cm2 (SNI, 1998a) dan kuat tekan aksial

briket serbuk sabut kelapa minimal sebesar 3 kgf/cm2 (SNI, 1998b)

Data-data hasil pengujian kuat tekan aksial briket biomasa kayu

Kalimantan merbau yang ditambah 20% dan 40% jerami padi serta briket 100%

kayu Kalimantan merbau ditampilkan dalam tabel berikut.

Tabel 4.11 Data sifat kuat tekan aksial briket biomasa kayu Kalimantan merbau

dengan tambahan 20% dan 40% jerami padi

Kuat tekan aksial (kgf/cm2)

Tekanan

(kg/cm2)

Kayu kalimantan

merbau

(Syafiq, 2009)

80% kayu kalimantan

merbau + 20% jerami

padi

60% kayu kalimantan

merbau + 40% jerami

padi

400 5,79 12,73 20,12

600 25,19 25,47 31,84

800 40,74 46,36 58,59

1000 49,27 50,95 63,69

Dari Tabel 4.11 terlihat bahwa kenaikan tekanan pembriketan

menyebabkan nilai kuat tekan aksial briket naik. Hal ini karena ikatan antar

partikel briket biomasa semakin kuat sehingga ruang kosong yang terdapat di

antara partikel mengecil dan daerah kontak antar partikel meluas. Dengan

demikian, pergeseran partikel briket akibat beban aksial menjadi semakin sulit

terjadi.

Kuat tekan aksial yang paling rendah diperoleh pada tekanan pembriketan

400 kg/cm2. Sedangkan kuat tekan aksial tertinggi diperoleh pada tekanan

pembriketan 1000 kg/cm2 untuk setiap variasi komposisi. Apabila data-data kuat

tekan aksial tersebut dituangkan dalam bentuk grafik, maka akan diperoleh grafik

sebagai berikut.

60

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

400 600 800 1000

Nil

ai k

uat te

kan

ak

sial (k

gf/

cm

2)


60% kayu kalimantan + 40% jerami

80% kayu kalimantan + 20% jerami

100% kayu kalimantan

Gambar 4.11 Nilai kuat tekan aksial briket biomasa sebagai fungsi

dari tekanan pembriketan

Dari Gambar 4.11 dapat dilihat bahwa penambahan jerami padi mampu

meningkatkan nilai kuat tekan aksial briket kayu Kalimantan merbau. Semakin

banyak jumlah jerami padi yang ditambahkan pada briket kayu Kalimantan

merbau maka nilai kuat tekannya juga semakin tinggi. Ini dapat dilihat dari kuat

tekan briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi lebih tinggi

dari kuat tekan briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami padi.

Dari penelitian Syafiq tahun 2009, diketahui bahwa kuat tekan aksial

briket kayu Kalimantan merbau memiliki nilai di antara 5,79 – 49,27 kgf/cm2.

Nilai kuat tekan aksial briket kayu Kalimantan merbau murni lebih rendah

daripada briket dengan penambahan jerami padi. Hal ini disebabkan karena

partikel jerami padi berbentuk serat dan bersifat elastis. Bentuk partikel seperti ini

membutuhkan tekanan pembriketan yang lebih besar untuk mengubahnya menjadi

bentuk plastis. Selain itu biomasa jerami padi memiliki kandungan cellulose yang

cukup tinggi 25 - 45 % (Aderemi BO, 2008). Kandungan cellulose mampu

meningkatkan kuat tekan aksial briket biomasa, seperti yang tertuang di dalam

hasil penelitian Demirbas pada Tabel 4.12.

61

Tabel 4.12 Hubungan kuat tekan aksial briket dan

kandungan selulosa biomasa (Demirbas)

Biomasa Cellulose

(%wt)

Kuat

tekan

aksial

(MPa)

Paper waste* 73,2 33

Pulping reject*** 73,2 32,3

Hazelnut shells** 42,6 26

Wheat straw* 28,9 14,5

Keterangan :

* : Demirbas (1997)

** : Demirbas (1998)

*** : Demirbas (2004)

Dari Tabel 4.12 dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin tinggi

kandungan cellulose dalam biomasa maka kuat tekan aksial briket biomasa akan

semakin tinggi. Cellulose memiliki sifat yang elastis dan tidak mudah putus. Hal

inilah yang menyebabkan briket biomasa jerami padi memiliki kuat tekan aksial

yang tinggi dibandingkan kuat tekan aksial briket biomasa kayu. Sehingga pada

waktu pembebanan diberikan, briket biomasa jerami padi hanya mengalami

pemampatan ruang antar partikelnya.

4.1.5 Sifat Ketahanan Briket Biomasa Terhadap Air (Water Resistance)

Ketahanan terhadap air merupakan salah satu sifat penting briket biomasa

sebagai bahan bakar alternatif di masa depan. Hal ini mengingat selama proses

penyimpanan dan pendistribusian, briket-briket tersebut seringkali ditempatkan

pada tempat yang lembab. Namun begitu, nilai ketahanan terhadap air bagi briket

biomasa belum ditentukan dalam Standar Nasional Indonesia.

Pengujian ketahanan air (water resistance) dilakukan dengan mengadopsi

prosedur penelitian yang telah dilakukan oleh Ricards (1989). Prosedur

pengujiannya yaitu: menimbang massa awal briket, merendam briket di dalam air

selama 30 menit, menimbang massa akhir briket setelah 30 menit, dan mencatat

perubahan massa briket.

Perhitungan indeks ketahanan air (water resistant index) briket dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

airpenyerapanWRI %%100 ... (4.2)

62

%100% xm

mmairpenyerapan

a

ab ... (4.3)

Dimana:

mb : massa akhir briket setelah direndam 30 menit (kg)

ma : massa awal briket sebelum direndam (kg)

Data-data yang diperoleh dari hasil pengujian tiap komposisi ditampilkan

dalam Tabel 4.13.

Tabel 4.13 Indeks ketahanan air (water resistance index) briket biomasa

Tekanan

pembriketan

(kg/cm2)

WRI (%)

Briket kayu

Kalimantan

(Syafiq,2009)

80% kayu

Kalimantan merbau

+ 20 % jerami padi

60% kayu

Kalimantan merbau

+ 40 % jerami padi

400 * * *

600 24 22,3 18,6

800 46 40,1 36,0

1000 53 52,8 49,4

Keterangan : * sampel menyerap air yang sangat banyak sehingga tidak lagi

berbentuk briket, rapuh, dan mudah pecah.

Apabila data-data indeks ketahanan air tersebut dituangkan dalam bentuk

grafik, maka akan diperoleh grafik sebagai berikut.

0

10

20

30

40

50

60

400 600 800 1000

Ind

ex

keta

ha

na

n a

ir (

%)


60% kayu kalimantan merbau + 40% jerami padi

80% kayu kalimantan merbau + 20% jerami padi


Gambar 4. 12 Nilai ketahanan terhadap air (WRI) briket biomasa berdasarkan variasi

tekanan pembriketan

63

Dari penelitian Syafiq tahun 2009, diperoleh hasil indeks ketahanan air

(water resistance indeks) nol untuk variasi tekanan 400 kg/cm2 briket kayu

Kalimantan merbau murni. Hal ini dikarenakan briket hancur setelah direndam

selama 30 menit.

Hasil pengujian yang tertuang pada Tabel 4.13 menunjukkan bahwa

semakin tinggi prosentase penambahan jerami padi pada briket kayu Kalimantan

merbau menyebabkan indeks ketahanan airnya semakin menurun. Ketidaktahanan

jerami padi terhadap air dikarenakan serbuk jerami padi memiliki lapisan lilin

(wax) tipis yang melapisi permukaan serbuk jerami padi (Demirbas, 1997).

Lapisan tipis lilin (wax) pada permukaan partikel jerami padi mengakibatkan

dalam proses pembriketan tidak terbentuk susunan partikel yang memiliki ikatan

yang kuat antar partikel biomasa jerami padi. Dan ketika briket biomasa jerami

padi direndam dalam air, air memasuki celah-celah antar partikel dan

mengakibatkan jarak antar partikel melebar dan briket biomasa jerami padi

menjadi hancur.

Dari Tabel 4.13 dapat dilihat juga bahwa nilai indeks ketahanan terhadap

air pada briket biomasa berbanding lurus dengan tekanan pembriketan. Briket

yang ditekan dengan tekanan paling besar mempunyai nilai ketahanan terhadap air

yang paling besar pula (Yaman dkk, 2000). Karena semakin besar tekanan

pembriketan suatu biomasa maka ruang kosong antar partikel yang terbentuk akan

semakin kecil, sehingga massa air yang terserap dan mengisi ruang-ruang kosong

ini menjadi kecil.

Gambar 4. 13 Briket biomasa yang tersisa dan masih berwujud briket

setelah pengujian uji ketahanan air

64

4.1.6 Pemilihan Parameter Briket Optimum

Dalam menentukan briket biomasa yang mempunyai kualitas yang baik,

briket tersebut harus memenuhi kriteria-kriteria yang dibutuhkan. Untuk

menentukan parameter pembriketan optimum dari hasil penelitian maka

digunakan metode yang telah dilakukan oleh G. Munoz-Hernandez tahun 2004.

Dalam metode ini parameter optimum diperoleh dengan cara membandingkan

respon dari sifat fisik yang diteliti akibat variasi tekanan pembriketan terhadap

nilai sifat fisik briket yang secara umum diterima.

Dalam analisa pemilihan briket optimum, sifat fisik yang dianalisa adalah

massa jenis, ketahanan (durability), kuat tekan, ketahanan terhadap air (water

resistance) dan relaksasi.

Metode pemilihan kualitas briket optimum dilakukan dengan cara sebagai

berikut:

1. Mengubah faktor variasi tekanan kedalam bentuk variable tanpa dimensi

Tabel 4.14 Faktor dan level

Faktor level

-1 0 1 2

X1 Tekanan (kg/cm2) 400 600 800 1000

2. Membentuk model regresi untuk masing-masing respon yaitu y1: massa

jenis, y2 : durability, y3 : kuat tekan, y4 : ketahanan terhadap air (water

resistance) dan y5 : relaksasi kedalam persamaan berikut:

k

i

k

i

k

ji

jipjiipiiippp xxxxy1 1

2

0

Karena faktor variasi yang digunakan hanya 1 maka persamaan menjadi:

2

1110 xxy pppp

3. Dengan menggunakan statistik diperoleh nilai βp untuk setiap respon

Tabel 4. 15 Nilai β briket 80% kayu Kalimantan merbau + 20% jerami padi

β 0 β1 β 11

Y1 657,9205 77,5015 -12,9420

Y2 0,3863 0,2166 0,0155

Y3 29,1375 15,5925 -2,0375

Y4 22,3900 20,0200 -2,4000

Y5 0,1386 -0,0252 0,0010

65

Tabel 4. 16 Nilai β briket 60% kayu Kalimantan merbau + 40% jerami padi

β0 β 1 β 11

Y1 614,1450 68,0950 -8,0250

Y2 0,3627 0,2067 -0,0058

Y3 37,3420 17,4010 -1,6550

Y4 19,0200 17,8600 -1,30000

Y5 0,2117 -0,0359 0,0045

4. Mencari nilai desirability untuk setiap respon di(x) dengan persamaan:

maxmin

maxmin

maxmin

max

minmin

minmin

min

3,2,1

)()(0

)()(

)()(

)(

yxyatauxyyif

yxyyifyy

yxy

yxyyifyy

yxy

xd

ii

ialno

alno

i

alnoi

alno

i

j

Dimana ymin dan ymak adalah nilai terendah dan nilai tertinggi dari data

yang diperoleh dan untuk ynominal adalah nilai yang secara umum

diinginkan. Dalam analisa ini ynominal untuk setiap sifat fisik ditentukan 700

kg/m3 untuk massa jenis, 95% untuk durability, 60 kgf/cm

2 untuk kuat

tekan, 93% untuk ketahanan terhadap air (water resistance) dan 25%

untuk relaksasi.

5. Mencari nilai total desirability (D) dengan persamaan:

51

54321 .... dddddD

Dari hasil analisa pemilihan briket optimum diperoleh nilai sebagai berikut:

Tabel 4.17 Nilai desirability briket 80% kayu Kalimantan merbau

ditambah 20% jerami padi

Tekanan

pembriketan

(kg/cm2)

d1

desirability

massa jenis

d2

desirability

durability

d3

desirability

kuat tekan

d4

desirability

WRI

d5

desirability

relaksasi

D

desirability

total

400 0,000 0,421 0,000 0,000 0,685 0,000

600 0,673 0,573 0,347 0,241 0,588 0,452

800 0,696 0,749 0,634 0,430 0,498 0,589

1000 0,173 0,948 0,834 0,568 0,416 0,503

66

Tabel 4.18 Nilai desirability briket 60% kayu Kalimantan merbau

ditambah 40% jerami padi

Tekanan

pembriketan

(kg/cm2)

d1

desirability

massa jenis

d2

desirability

durability

d3

desirability

kuat tekan

d4

desirability

WRI

d5

desirability

relaksasi

D

desirability

total

400 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

600 0,463 0,236 0,432 0,205 0,652 0,363

800 0,839 0,497 0,827 0,383 0,366 0,545

1000 0,689 0,743 0,761 0,533 0,162 0,507

Dari hasil analisa pemilihan parameter briket optimum diperoleh nilai

desirability total untuk masing-masing variasi tekanan pembriketan untuk briket

kayu Kalimantan merbau dengan penambahan 20% dan 40% jerami padi dapat

dilihat dalam Tabel 4.17 dan Tabel 4.18. Yaitu diketahui untuk briket 80% kayu

Kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi pembriketan optimum diperoleh

pada tekanan 800 kg/cm2 dengan nilai desirability total 0,589. Dan untuk briket

60% jerami padi ditambah 40% kayu Kalimantan merbau pembriketan optimum

diperoleh pada tekanan pembriketan 800 kg/cm2 dengan nilai desirability total

0,545.

4.2 Sifat Kinetika Pembakaran

Pengujian sifat kinetika reaksi pembakaran briket biomassa dilakukan

terhadap briket yang memiliki sifat fisik optimum, baik briket kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 20% jerami padi maupun briket kayu Kalimantan merbau

yang ditambah 40% jerami padi. Selama pembakaran, temperatur dinding ruang

bakar dijaga konstan pada 400ºC dan udara dialirkan memasuki ruang bakar

dengan dua variasi kecepatan yaitu 0,05 m/s dan 2 m/s.

Pengujian sifat kinetika pembakaran akan memberikan gambaran

mengenai laju pembakaran dari briket kayu Kalimantan merbau yang ditambah

20% dan 40% jerami padi dengan variasi kecepatan udara yang masuk ke ruang

bakar. Dari pengujian ini juga akan didapat nilai energi aktivas (E) dan faktor pre-

eksponensial (A).

67

0

10

20

30

40

50

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

307 330 350 364 385 437 559 795 1.224 1.422

Laju

Per

ub

ah

an

Fra

ksi

Mass

a (

-dy/d

t)

dala

m S

atu

an

(1/h

ari

)

Fra

ksi

mass

a b

rik

et (

Y)

Temperatur Briket (K)

Y

-dy/dt

Gambar 4.14 Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa

terhadap temperatur pada pembakaran briket 80% kayu Kalimantan merbau yang

ditambah 20% jerami padi dengan kecepatan udara 0,05 m/s

0

10

20

30

40

50

60

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

322 313 352 405 458 519 612 783 1.099 1.397 1.646

Laju

Per

ub

ah

an

Fra

ksi

Mass

a (

-dy/d

t)

dala

m S

atu

an

(1/h

ari

)

Fra

ksi

mass

a b

rik

et (

Y)


Y

-dy/dt



ditambah 20% jerami padi dengan kecepatan udara 2 m/s

68

0

10

20

30

40

50

60

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

312 337 381 428 478 545 661 873 1.242

Laju

Per

ub

ah

an

Fra

ksi

Mass

a (

-dy/d

t)

dala

m S

atu

an

(1/h

ari

)

Fra

ksi

ma

ssa

bri

ket

(Y

)


Y

-dy/dt




0

10

20

30

40

50

60

70

80

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

332 316 400 470 595 873 1.289

Laju

Per

ub

ah

an

Fra

ksi

Mass

a (

-dy/d

t)

dala

m S

atu

an

(1/h

ari

)

Fra

ksi

mass

a b

rik

et (

Y)


Y

-dy/dt




69

Dengan melihat grafik-grafik pada Gambar 4.14 hingga Gambar 4.17, kita

dapat memperoleh nilai peak temperature (temperatur puncak) untuk masing-

masing komposisi briket biomassa yang dibakar dengan variasi kecepatan udara

0,05 dan 2 m/s. Berikut adalah nilai peak temperatur untuk masing-masing profil

pembakaran:

Tabel 4.19. Peak Temperature untuk masing-masing spesimen briket biomassa

Kecepatan

udara (m/s)

Peak Temperatur

80% kayu Kalimantan

merbau + 20% Jerami padi

60% kayu Kalimantan

merbau + 40% Jerami padi

2 1219 ºC (1492 K) 800 ºC (1073 K)

0,05 717 ºC (990 K) 786 ºC (1059 K)

Peak temperature adalah temperatur briket pada saat laju pembakaran

sesaatnya (dy/dt) mencapai nilai maksimum. Dari Tabel 4.19, dapat dilihat bahwa

peak temperature pada uji pembakaran dengan kecepatan udara 2 m/s lebih tinggi

nilainya dibandingkan dengan uji pembakaran yang menggunakan kecepatan 0,05

m/s. Hal ini terjadi baik pada pembakaran briket 80% kayu Kalimantan merbau

yang ditambah 20% jerami padi maupun pada pembakaran briket 60% kayu

Kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi. Hal ini disebabkan karena

dengan semakin cepat kecepatan udara yang digunakan, maka semakin cepat pula

laju difusi oksigen ke briket, dimana oksigen sangat diperlukan dalam

pembakaran, sehingga pelepasan kalor hasil pembakaran juga semakin besar.

Pada pembakaran biomassa dengan kadar air tertentu, peak temperature akan

meningkat seiring kenaikan kecepatan aliran udara hingga dicapai kecepatan

aliran kritisnya (Yang, 2004).

4.2.1 Energi Aktivasi dan Faktor Pre-eksponensial

Energi aktivasi adalah energi minimum yang diperlukan suatu bahan untuk

terjadinya proses reaksi. Dalam hal ini reaksi yang dimaksud adalah reaksi

pembakaran. Nilai energi aktivasi dan nilai faktor pre-eksponensial dicari dengan

70

melakukan regresi dari grafik ln(dY/dt) terhadap 1/Tsolid. Dari hasil regresi

diperoleh persamaan linier

Dari persamaan linier tersebut dapat diperoleh nilai energi aktivasi (E) dan

faktor pre-eksponensial (A).

y = -1874x + 5,809

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025 0,0030

Lo

gar

itm

a n

atu

ral

fun

gsi

per

ub

ahan

F

rak

si M

assa

/ l

n (

dy

/ d

t )

1/Temperatur briket (1/Kelvin)

Gambar 4. 18 Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap

(1/temperatur briket) pada pembakaran briket 80% kayu Kalimantan merbau yang


y = -1462,x + 4,678

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025

Lo

gar

itm

a n

atu

ral fu

ng

si p

eru

bah

an

Fra

ksi

Mas

sa /

ln

( d

y /

dt )

1/Temperatur briket (1/Kelvin




71

y = -1711x + 5,739

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025

Lo

gar

itm

a n

atura

l fu

ng

si p

eru

bah

an

Fra

ksi

Mas

sa /

ln

( d

y /

dt )





y = -1226 x + 5,545

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025

Logar

itm

a nat

ura

l fu

ng

si p

erubah

an

Fra

ksi

Mas

sa /

ln (

dy /

dt )





72

Dari grafik hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi

massa terhadap (1/temperatur briket) dapat diketahui nilai energi aktivasi dan

faktor pre-eksponensial untuk masing-masing reaksi yang terjadi.

Tabel 4.20. Nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket 80% kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 20% jerami padi.

Kecepatan

udara

(m/s)

Energi

aktivasi

(kJ/mol)

Faktor pre-

eksponensial

(%/detik)

2 11,93 0,124

0,05 15,29 0,386

Tabel 4.21. Nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket 60% kayu Kalimantan

merbau yang ditambah 40% jerami padi.

Kecepatan

udara

(m/s)

Energi

aktivasi

(kJ/mol)

Faktor pre-

eksponensial

(%/detik)

2 10,00 0,296

0,05 13,96 0,360

Nilai dari energi aktivasi untuk proses pembakaran briket 80% kayu

Kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami padi adalah 11,93 kJ/mol untuk

variasi kecepatan udara 2 m/s dan 15,29 kJ/mol untuk kecepatan udara 0,05 m/s.

Sedangkan untuk briket 60% kayu Kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami

padi adalah 10,00 kJ/mol untuk kecepatan udara 2 m/s dan 13,96 kJ/mol untuk

kecepatan udara 0,05 m/s. Terlihat bahwa dengan semakin banyak penambahan

jerami padi maka nilai energi aktivasi semakin kecil, hal ini disebabkan karena

dengan semakin banyak penambahan jerami padi maka kandungan volatile dari

briket akan semakin bertambah (jerami padi mengandung kandungan volatile

yang tinggi). Dengan semakin banyak kandungan volatile maka semakin mudah

suatu bahan bakar itu untuk dinyalakan dan terbakar (Werther, 2000)

Nilai energi aktivasi yang diperoleh lebih kecil bila dibandingkan dengan

nilai energi aktivasi batubara yang telah dilakukan oleh Altun (2003) yaitu sebesar

39,71 kJ/mol dan nilai energi aktivasi sekam padi oleh Widiarso (2008) yaitu

sebesar 19,44 kJ/mol.

73

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian tentang uji kualitas sifat fisik dan kinetika reaksi briket

serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% dan 40% jerami

padi, dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:

1. Semakin banyak jerami padi yang ditambahkan pada briket kayu

Kalimantan merbau maka prosentase penurunan massa jenis setelah satu

minggu akan semakin besar.


Kalimantan merbau maka relaksasi yang terjadi akan semakin besar.


Kalimantan merbau menyebabkan nilai durability semakin kecil.


Kalimantan merbau maka nilai kuat tekan aksialnya akan semakin besar.

5. Penambahan jerami padi tidak mampu meningkatkan sifat ketahanan

terhadap air pada briket kayu Kalimantan merbau.

6. Briket optimum kayu Kalimantan merbau dengan penambahan 20% dan

40% jerami padi diperoleh pada tekanan pembriketan 800 kg/cm2.

7. Peak temperature pada uji kinetika reaksi dengan kecepatan udara 2 m/s

lebih tinggi dibandingkan peak temperature pada uji kinetika reaksi dengan

kecepatan udara 0,05 m/s.

8. Nilai energi aktivasi pada uji kinetika reaksi dengan kecepatan udara 2 m/s

lebih kecil dibandingkan nilai energi aktivasi pada uji kinetika reaksi dengan

kecepatan udara 0,05 m/s.

74

5.2 Saran

Berdasarkan pengalaman yang diperoleh dari penelitian ini,

direkomendasikan beberapa saran sebagai berikut :

1. Briket campuran serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau dengan jerami

padi karena sudah memenuhi sifat fisik briket yang dipersyaratkan SNI

sehingga dapat dibuat untuk skala yang lebih besar.

2. Khusus untuk sifat ketahanan terhadap air perlu diteliti lebih lanjut atau

dikembangkan penelitian dengan metode uji ketahanan terhadap kandungan

air di udara.

75

Daftar Pustaka

Aderemi, B.O., 2008, The Kinetics of Glucose Production from Rice Straw by

Aspergillus Niger, African Journal of Biotechnology Vol. 7 (11), pp. 1745-

1752

Altun, N.E., 2003, Influence of Coal Briquette Size on the Combustion Kinetics,

Department of Mining Engineering, Ankara, Turkey

ASAE S269.4 DEC96, 1998, Cubes, Pellets, And Crumbles-Definition And

Methods For Determining Density, Durability, And Moisture Content

ASAE Standard

Bhattacharya, S.C., Leon, M.A., dan Rahman, M.M., 1996, A Study on Improved

Biomass Briquetting, Energy Program, SERD-AIT, Thailand.

Borman, G.L., dan Ragland, K.W. 1998. Combustion Engineering, McGraw-Hill

Book Co., Singapore.

Chin, Ooi Chin and Siddiqui, Kamal M., 2000, Characteristic of Some Biomass

Briquettes Prepared Under Modest Die Pressures, Biomass and

Bioenergy, Vol. 18.pp. 223-228.

Demirbas, A., 1999, Physical Properties of Briquettes from Waste Paper and

Wheat Straw Mixtures, Energy Conversion & Management, Vol. 40, pp.

437-445

Demirbas, A., 1999, Properties of Charcoal Derived from Hazelnut Shell and the

Production of Briquettes Using Pyrolytic oil, Energy, Vol. 24, pp. 141–

150

Demirbas, A., 2004, Briquetting Properties of Biomass Waste Materials, Energy

Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Vol.

26:1, pp. 83 — 91

Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan Republik Indonesia, 2005

Hernandez, G. M., et al. 2004. An Easy Way to Determine the Working

Parameters of the Mechanical Densification Process. Agricultural

Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and

Development. Manuscript FP 03 013. Vol. VI. August, 2004.

76

Istanto, T., Suyitno, dan E.J., Wibawa, 2005, Pengaruh Ukuran Partikel, Kadar

Air, dan Temperatur Pembriketan Terhadap Sifat Fisik Biomasa, Jurnal

Gema Teknik, Nomor 2 Tahun IX Juli 2006.

Jamradloedluk, Jindaporn, et al. 2006. Physical properties and combustion

performance of briquettes produced from two pairs of biomass species.

Engineering Faculty of Mahasarakham University, Thailand.

Kastanaki, E., Gramelis, P., Vamvuka, D., and Kakaras, E., 2003, A Comparison

of the Reactivity of Biomass, Hard Coal and Lignite Chars, Proceedings of

the European Combustion Meeting 2003.

Kementerian Negara Ristek (KNRT). (2006), Buku Putih Penelitian,

Pengembangan dan Penerapan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bidang

Sumber Energi Baru dan Terbarukan untuk Mendukung Keamanan

Ketersediaan Energi Tahun 2025, Jakarta.

Li, Yadong, and Liu, Henry, 2000, High-Pressure Densification of Wood

Residues to Form an Upgraded Fuel, Biomass and Bioenergy, Vol. 19,

pp.17-186

Mani, S., Tabil, L.G., Sokhansanj, S. 2002. Compaction Behavior of Some

Biomass Grind. Agricultural and Bioresource Engineering Department of

University of Saskatchewan, Canada.

Ndiema, C.K.W,. Manga P.N., Ruttoh, 2001, Influence of Die Pressure on

Relaxation Characteristics of Briquetted Biomass, Energy Conversion and

Management , Vol. 43 pp 2157-2161.

Othman, N.F., Shamsuddin, A.H., 2003, Coal Combustion Studies Using

Thermogravimetric Analysis, Jurnal Mekanikal, Juni 2003, Bil. 15,97-107.

Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan

Energi Nasional.

Richards, S.R., 1990, Physical Testing of Fuel Briquettes, Fuel Processing

Technology, Vol. 25 pp. 89-100

Riyanto, S., 2009, Uji Kualitas Fisik dan Uji Kinetika Pembakaran Briket Jerami

Padi Dengan dan Tanpa Bahan Pengikat, Tugas Akhir Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

77

Suyitno, Istanto, T., dan E.J., Wibawa, 2006, Pengaruh Ukuran Partikel

Terhadap Karakteristik Pembakaran Biomasa, Jurnal Gema Teknik,

Nomor 2 Tahun IX Juli 2006

Sumaryono, Basyumi, Y.,dan Suripto, 1995, Proses Pembuatan Biocoal dan

Rancangan Tungku Pembakarannya, Proseding: Lokakarya Teknologi

Tepat Guna Energi Non-Konvensional Untuk Pembangunan di Indonesia,

18-19 Desember 1995, LIPI, Indonesia. ISBN:979-8580-06-0

Syafiq, A., 2009, Uji Kualitas Fisik dan Kinetika Reaksi Briket Kayu Kalimantan

Dengan dan Tanpa Pengikat, Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Tamam, Tamami, T.C.S., 2005, Studi Eksperimental Karakteristik Kuat Tekan

Dan Karakteristik Pembakaran Briket Daun Cengkeh Dan Jerami Padi,

Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

Tillman, D.A., 2000. Co-Firing Benefits for Coal and Biomass. Biomass and

bioenergy, 19 : 363-364.

Vanaparti, A.,2004, Alternatives in Power Generation: Biomass the New Source

of Energy.

Yaman .S., et al, 2000, Production of Fuel Briquettes From Olive Refuse and

Paper Mill Waste, Fuel Processing Technology Vol. 68, pp. 23-31.

Yang Y. B., Sharifi V. N., and Swithenbank J., 2004. Effect of Air Flow Rate and

Fuel Moisture on The Burning Behaviours of Biomass and Simulated

Municipal Solid Wastes in Packed Beds. Department of Chemical and

Process Engineering of Sheffield University.

Wamukonya, Lucy and Jenkins, Bryan. 1994. Durability and Relaxation of

Sawdust and Wheat-Straw Briquettes As Possible Fuels For Kenya.

Biomass and Bioenergy. Vol. 8, No. 3, pp. 175-179.

Werther, J, Saenger, M, Hartge, E.U. Ogada T dan Siagi, Z. 2000. Combustion of

Agricultural Residue, Progress in Energy in Combustion Science, Vol. 26,

pp. 1-27.

78

Widiarso, 2008, Analisis Termogravimetri Pada Proses Pirolisis dan Gasifikasi

Biomasa Jenis Sekam Padi, Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Documents

UJI KUALITAS FISIK DAN UJI KINETIKA REAKSI BRIKET KAYU .../Uji... · nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket campuran. Nilai energi aktivasi untuk briket 80% kayu