UJIAN AKHIR PENINGKATAN KUALITAS BRIKET ARANG …

1

UJIAN AKHIR

PENINGKATAN KUALITAS BRIKET ARANG CAMPURAN LIMBAH KETAM KAYU MERBAU, SEKAM PADI DAN TONGKOL JAGUNG

PADA BERBAGAI KOMPOSISI

QUALITY IMPROVEMENT OF CHARCOAL BRIQUETTES OF MIXTURE OF MERBAU WOOD PLANE WASTE (INTSIA), RICE HUSKS (ORYZA SATIVA L) AND

CORN COBS (HELIOTTHIS ARMIGERA) ON VARIOUS COMPOSITIONS

MAHADIR SIRMAN P2201211506

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2013

http://www.pdfcomplete.com/cms/hppl/tabid/108/Default.aspx?r=q8b3uige22

2



TESIS

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar magister

Program Studi

Teknik Mesin

Disusun dan diajukan oleh

MAHADIR SIRMAN

Kepada

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013


3

TESIS



Disusun dan diajukan oleh

Mahadir Sirman

Nomor Pokok P 2201211506

Telah dipertahankan di depan Panitia Ujian Tesis

Pada tanggal

Dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Menyetujui

Komisi Penasehat,

Prof. Dr. Ir. Effendy Arif, ME Prof. Dr. Ir. Effendy Arif, ME

Ketua

Prof. Dr. Ir. Yusuf Siahaya, MSME Anggota

Ketua Program Studi Teknik Mesin,

Rafiuddin Syam, ST., M.Eng.,Phd

Direktur Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin,

Prof. Dr. Ir. Mursalim


4

LEMBAR PENGESAHAN



Disusun Dan Diajukan Oleh

Mahadir Sirman

Nomor Pokok P2201211506

Program Studi

Teknik Mesin

Menyetujui

Komisi Penasehat,

BAB I

Prof. Dr. Ir. Effendy Arif, ME Ketua


Ketua Program Studi

Teknik Mesin,



5

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Tesis : Peningkatan Kualitas Briket Arang Campuran Limbah

Ketam Kayu Merbau, Sekam Padi Dan Tongkol Jagung

Pada Berbagai Komposisi

Nama : Mahadir Sirman

Nim : P2201211506

Program Studi : Teknik Mesin

Menyetujui

Komisi Penasehat,

Mengetahui

BAB I

Prof. Dr. Ir. Effendy Arif, ME Ketua


Ketua Program Studi Teknik Mesin,



6

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Mahadir Sirman Nomor mahasiswa : P 2201211506 Program studi : Teknik Mesin Konversi Energi

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang saya tulis ini benar-benar

merupakan hasil karya saya sendiri, bukan merupakan pengambilalihan tulisan

atau pemikiran orang lain. Apabila di kemudian hari terbukti atau dapat

dibuktikan bahwa sebagian atau keseluruhan tesis ini karya orang lain, saya

bersedia menerima sanksi atas perbuatan tersebut.

Makassar, Agustus 2013 Yang menyatakan, Mahadir Sirman


7

PRAKATA

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah

memberikan segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga Tesis yang

berjudul “Peningkatan Kualitas Briket Arang Campuran Limbah Ketam Kayu

Merbau, Sekam Padi Dan Tongkol Jagung Pada Berbagai Komposisi” ini telah

diselesaikan dengan baik.

Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis

sering menemui hambatan dan kesulitan-kesulitan akan tetapi semuanya dapat

diatasi berkat bantuan dan dukungan moral dari berbagai pihak. Untuk itu penulis

mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Effendi Arif, ME., sebagai Ketua

Komisi Penasehat dan Prof. Dr. Ir Yusuf Siahaya, MSME., sebagai Anggota

Penasehat atas bimbingan yang telah diberikan mulai dari penyusunan konsep

proposal, pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan hasil Tesis ini.

Teruntuk ayah saya Andi Sirman, S.Pd dan ibu tersayang Andi Salmah,

yang telah berjuang keras menghidupi dan mendidik kami serta selalu

memberikan motivasi sehingga kami selalu semangat melanjutkan pendidikan.

Kepada bapak mertua Andi Makmur Badong (almarhum) ibu mertua Hj. Nursinar

terima kasih banyak atas doa, dukungan dan dorongan yang diberikan selama ini.

Terima kasih khusus kepada istri tercinta Andi Tenriuleng, SH yang

dengan segala kesabaran, dorongan, dukungan dengan penuh kesetiaan

mendampingi saya dalam perjalanan hidup dan karier hingga menyelesaikan studi

pada Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin dan memperoleh gelar


8

magister. Tak lupa kepada kedua anak tersayang Andi Qorinah Althafunnisa dan

Andi Rayyan Alkhawarizmi sebagai sumber inspirasi dan keceriaan hidup saya.

Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada rekan – rekan

mahasiswa S2 dan semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan

penyelesaian tugas akhir ini.

Harapan penulis kiranya tesis ini dapat diaplikasikan di masyarakat dan

dikembangkan sehingga bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan dan

teknologi.

Makassar, Agustus 2013 Mahadir Sirman


9

ABSTRAK

Mahadir Sirman, Peningkatan Kualitas Briket Arang Campuran Limbah Ketam Kayu Merbau, Sekam Padi dan Tongkol Jagung Pada Berbagai Komposisi (dibimbing oleh Effendy Arif dan Yusuf Siahaya)

Penelitian ini bertujuan untuk: (1) Meningkatkan kualitas briket arang dengan cara memperbaiki proses pengarangan (mengurangi abu) dan proses pengeringan (mengurangi kadar air) serta penggunaan partikel arang yang optimal sebesar 40 – 60 mesh sesuai literatur, (2) mengetahui sifat-sifat briket arang yang yang dihasilkan dari campuran limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung berupa Moisture (M), abu (A), volatile matters (VM), fixed carbon (FC) dan nilai kalor (HHV), kerapatan dan kuat tekan, (3) membandingkan kualitas briket yang dihasilkan pada berbagai komposisi dan standar briket yang ada, (4) melakukan uji pembakaran untuk menentukan temperatur maksimum, lama pembakaran dan efisiensi pembakaran.

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dengan memanfaatkan briket arang limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung serta kombinasi campuran bahan baku tersebut dalam berbagai komposisi. Briket yang dihasilkan memiliki dimensi rata-rata diameter 65 mm dan tinggi 45 mm, dilengkapi dengan sebuah lubang besar di tengah dan empat lubang kecil di pinggiran, dengan massa rata-rata 50 gram. Analisis proksimasi: kadar air 5.79%, volatile matters 35.10%, kadar abu 15.33%, fixed karbon 43,79%, dan nilai kalor 4915 kkal/kg. Rata-rata hasil uji fisik: kuat tekan 61.43 gr/cm2 dan kepadatan 0,48 gram/cm3. Uji pembakaran dalam briket kompor mencapai suhu maksimum 592 ° C dan efisiensi pembakaran maksimum pada 74,3%.

Kata kunci: arang, briket, kayu merbau, sekam padi, tongkol jagung, analisis proximasin, nilai kalor, kuat tekan, kerapatan


10

ABSTRACT

Mahadir Sirman, Quality Improvement Briquettes Charcoal Mixed Wood Waste Merbau Crabs (Intsia), Rice Husks (Oryza Sativa L) And Corn Cobs (Heliotthis Armigera, On The Various Composition (guided by Effendy Arif and Yusuf Siahaya)

The purpose of this study are to: i) improve the quality of charcoal briquettes by improving the combination process (reducing ash) and the drying process (reducing the water content) as well as the optimal use of charcoal particles of 40-60 mesh literature appropriate, ii) determine the properties of briquettes charcoal in the form of moisture (M), ash (ash), volatile matters (VM), fixed carbon (FC), heating value (HHV), density and compressive strength iii) comparing the quality of the briquettes resulting in various compositions and standards existing briquettes, iv) perform combustion test to obtain maximum temperature, combustion duration and combustion efficiency.

The method used is an experimental method by using charcoal briquettes merbau wood planers waste, rice husk and corn cob as well as a combination of a mixture of the raw materials in a variety of compositions.

The briquettes produced has an average dimension of 65 mm diameters and 45 mm height, equipped with a large hole in the middle and four small holes in the periphery; with an average mass of 50 grams. Average proximation analysis: moisture 5.79%, volatile matters 35.10%, 15.33% ash, fixed carbon 43.79%, and heating value 4915 cal/gram. The average results of physical tests: compressive strength of 61.43 gr/cm2 and a density of 0.48 gr/cm3. Combustion test in briquette stove reaches a maximum temperature of 592 °C and the boiling water method of system thermal efficiency 74.3%.

Keywords: charcoal, briquettes, merbau wood, rice husk, corn cob, proxymation analysis, calorific value, compressive strength, density


11

DAFTAR ISI

Halaman

PRAKATA .................................................................................................. iv

ABSTRAK ................................................................................................... vi

ABSTRACT ............................................................................................... vii

DAFTAR ISI .............................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiii

I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1

A. Latar Belakang ................................................................................ 1

B. Rumusan Masalah ............................................................................ 4

C. Tujuan Penelitian ............................................................................. 4

D. Batasan Masalah ............................................................................. 5

E. Manfaat Hasil Penelitian .................................................................. 6

II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 7

A. Energi Alternatif ............................................................................. 7

B. Briket Arang .................................................................................... 8

C. Limbah Ketam Kayu Merbau ........................................................... 12

D. Sekam Padi ...................................................................................... 14

E. Tongkol Jagung ............................................................................... 16


12

III. METODE PENELITIAN ................................................................... 16

A. Metode Penelitian ............................................................................ 16

B. Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................... 17

C. Bahan dan Alat Penelitian ................................................................ 17

D. Prosedur Penelitian .......................................................................... 18

1. Pembuatan Briket Arang Limbah Ketam Kayu Merbau, Sekam

Padi dan Tongkol Jagung Dalam Bentuk Sarang Tawon ........ 18

2. Pengujian Proksimasi dan Nilai Kalor. .................................. 20

3. Pengujian Sifat Fisik Briket. .................................................. 23

4. Pengujian Pembakaran .......................................................... 24

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 26

A. Hasil Penelitian ................................................................................ 26

B. Pembahasan ..................................................................................... 29

V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 30

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 44

LAMPIRAN ................................................................................................ 46


13

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1

2

3

4

5

1.1

1.2

2.1

2.2

3.1

4.1

4.2

5.1

6.1

7.1

8.1

9.1

10.1

11.1

12.1

Standar mutu briket arang

Data produksi padi Provinsi Sulawesi Selatan

Komposisi campuran briket

Massa dan volume briket

Rekapitulasi hasil proksimasi dan nilai kalor

Hasil analisis kadar air

Hasil analisis kadar abu

Hasil analisis volatil matter

Hasil analisis fixed karbon

Hasil analisis nilai kalor

Hasil analisis kerapatan

Hasil analisis kuat tekan

Data pengujian pembakaran briket kode sampel P1







Efisiensi pembakaran

10

14

16

28

28

47

47

48

48

49

50

50

51

52

53

54

55

56

57

58


14

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1

2

13.1

13.2

14.1

14.2

15.1

15.2

16.1

16.2

17.1

17.2

18.1

18.2

19.1

19.2

20.1

21.1

Contoh briket yang dihasilkan dan alat cetak briket

Briket yang dihasilkan

Grafik nilai kadar air tiap komposisi

Grafik nilai kadar abu tiap komposisi

Grafik nilai volatil matter tiap komposisi

Grafik nilai fixed karbon tiap komposisi

Grafik nilai kalor tiap komposisi

Grafik nilai kerapatan tiap komposisi

Grafik nilai keteguhan tekan tiap komposisi

Grafik temperatur briket dan waktu pembakaran sampel

P1 dengan massa briket 150 gram












P7dengan massa briket 150 gram

Grafik efisiensi pembakaran tiap komposisi

Grafik perbandingan kadar air dengan penelitian

26

27

59

59

60

60

61

61

62

62

63

63

64

64

65

65

66


15

21.2

22.1

22.2

23.1

24

sebelumnya untuk bahan sejenis

Grafik perbandingan kadar abu dengan penelitian


Grafik perbandingan volatil metter dengan penelitian


Grafik perbandingan kadar karbon dengan penelitian


Grafik perbandingan nilai kalor dengan penelitian


Dokumentasi penelitian

67

67

68

68

69

70


16

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Halaman

1.1

1.2

2.1

2.2

3.1

4.1

4.2

5.1

6.1

7.1

8.1

9.1

10.1

11.1

12.1

13.1

13.2

14.1

14.2

15.1

15.2

16.1

16.2

17.1

17.2

Hasil analisis kadar air

Hasil analisis kadar abu

Hasil analisis volatil matter

Hasil analisis fixed karbon

Hasil analisis nilai kalor

Hasil analisis kerapatan

Hasil analisis kuat tekan








Efisiensi pembakaran

Grafik nilai kadar air tiap komposisi

Grafik nilai kadar abu tiap komposisi

Grafik nilai volatil matter tiap komposisi

Grafik nilai fixed karbon tiap komposisi

Grafik nilai kalor tiap komposisi

Grafik nilai kerapatan tiap komposisi

Grafik nilai keteguhan tekan tiap komposisi






47

47

48

48

49

50

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

59

60

60

61

61

62

62

63


17

18.1

18.2

19.1

19.2

20.1

21.1

21.2

22.1

22.2

23.1

24









P7dengan massa briket 150 gram

Grafik efisiensi pembakaran tiap komposisi

Grafik perbandingan kadar air dengan penelitian


Grafik perbandingan kadar abu dengan penelitian


Grafik perbandingan volatil metter dengan penelitian


Grafik perbandingan kadar karbon dengan penelitian


Grafik perbandingan nilai kalor dengan penelitian


Dokumentasi penelitian

63

64

64

65

65

66

67

67

68

68

69

70


18

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kebutuhan energi di Indonesia saat ini masih sangat bergantung pada bahan

bakar minyak. Untuk rumah tangga sebagian besar kebutuhan energinya

mengandalkan minyak bumi dan gas elpiji. Oleh karena itu, usaha untuk mencari

bahan bakar alternatif yang dapat diperbarui (renewable), ramah lingkungan dan

bernilai ekonomis, semakin banyak dilakukan.

Sektor agraris umumnya menghasilkan limbah pertanian yang kurang

termanfaatkan dan dengan mudah dapat diperoleh. Menurut Saputro (2009)

limbah pertanian yang merupakan biomass tersebut merupakan sumber energi

alternatif yang melimpah, dengan kandungan energi yang relatif besar. Limbah

pertanian tersebut apabila diolah akan menjadi suatu bahan bakar padat buatan

yang lebih luas penggunaannya sebagai bahan bakar alternatif. Di samping itu

sumber energi biomassa mempunyai keuntungan pemanfaatan antara lain: dapat

dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang renewable resources, tidak

mengandung unsur sulfur yang menyebabkan polusi udara pada pengunaan bahan

bakar fosil, dan meningkatkan efisiensi pemanfaatan limbah pertanian.

Berbagai macam limbah pertanian antara lain tongkol jagung, sekam padi

dan limbah ketam kayu merbau sangat melimpah. Pada umumnya limbah

pertanian tersebut hanya digunakan sebagai bahan bakar tungku, dibuang atau

dibakar begitu saja, sehingga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan.


19

Padahal serbuk gergaji kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung merupakan

biomassa yang belum termanfaatkan secara optimal dan memiliki nilai kalor yang

relatif besar. Dengan mengubah limbah tersebut menjadi briket, maka akan

meningkatkan nilai ekonomis bahan tersebut, menghemat energi, menciptakan

lapangan kerja, serta mengurangi pencemaran lingkungan.

Briket dengan kualitas yang baik diantaranya memiliki sifat seperti tekstur

yang halus, tidak mudah pecah, keras, aman bagi manusia dan lingkungan serta

memiliki sifat-sifat penyalaan yang baik. Sifat penyalaan ini diantaranya adalah

mudah menyala, waktu nyala cukup lama, asap sedikit dan cepat hilang serta nilai

kalor yang cukup tinggi. Lama tidaknya menyala akan mempengaruhi kualitas dan

efisiensi pembakaran, semakin lama menyala dengan nyala api konstan akan

semakin baik (Jamilatun, 2008)

Sedangkan faktor yang mempengaruhi kualitas briket adalah jenis bahan

baku campuran briket, kekuatan tekan, besar partikel arang, variasi perekat

(Gandhi, 2010), kadar air, kadar abu, keteguhan tekan (Triono, 2006) serta faktor

lainnya seperti metode karbonisasi, lama pengeringan bahan baku, dan lama

pengeringan briket sebelum digunakan.

Penelitian telah banyak dilakukan untuk mempelajari potensi energi dalam

bentuk padat dari berbagai limbah pertanian dengan mengkonversinya ke bentuk

briket seperti: briket limbah buah pinus dan tongkol jagung (Hosan, 2010), briket

eceng gondok (Arif, 2011), briket limbah kulit ubi kayu (Arif E, 2010), briket

sekam padi (Patabang, 2012), briket serbuk gergaji dan tempurung kelapa (Triono,

2006), briket kulit kakao (Natsir , 2007), briket batubara dan arang kayu


20

(Jamilatun, 2008), briket tongkol jagung (Saputro, 2009), briket serbuk gergaji

kayu meranti dan kayu galam (Yuniarti, 2011), briket kulit kacang tanah

(Wahyusi, 2012).

Hasil penelitian tersebut berupa sifat-sifat penyalaan serta faktor-faktor

yang mempengaruhi kualitas bahan bakar briket yang antara lain adalah, nilai

kalor, laju pembakaran, lama penyalaan awal, asap yang ditimbulkan, kadar air,

kecepatan pembakaran serta kadar abu yang dihasilkan.

Briket arang dengan bahan baku tunggal masih mempunyai sifat-sifat atau

kualitas yang masih rendah sehingga perlu kombinasi bahan baku yang mempnyai

kualitas tinggi. Campuran tiga jenis bahan baku yaitu tongkol jagung, sekam padi

dan limbah ketam kayu merbau dengan berbagai komposisi diharapkan dapat

meningkatkan kualitas bahan bakar briket yang dihasilkan karena berdasarkan

penelitian sebelumnya ketiga bahan baku tersebut disamping mempunyai potensi

limbah yang cukup banyak, juga memiliki keunggulan masing-masing.

Untuk tongkol jagung memiliki keunggulan pada nilai kalor yang cukup

tinggi 5.351 kal/g, untuk sekam padi mempunyai keunggulan pada kecepatan

pembakaran yang rendah yaitu 141,60 g/detik dan lama penyalaan yang lama

sampai menjadi abu yaitu 103,57 menit (Jamilatun, 2008). Berdasarkan

penelusuran penulis, belum ada penelitian sebelumnya untuk sifat sifat

pembakaran bahan baku limbah ketam kayu merbau, namun limbah yang tersedia

cukup besar sehingga sangat potensial untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku

campuran briket. Ketiga bahan baku tersebut dikombinasikan untuk mendapatkan

sifat-sifat penyalaan dan kualitas pembakaran yang lebih baik.


21

B. Rumusan Masalah

Dari uraian diatas maka diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana proses pembuatan briket dengan berbagai komposisi campuran

limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung yang

menghasilkan mutu yang lebih baik.

2. Bagaimana sifat-sifat briket yang dihasilkan dari kombinasi campuran limbah

ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung dengan berbagai

komposisi.

3. Bagaimana perbandingan mutu briket tanpa campuran bahan baku dan

dengan campuran bahan baku dengan komposisi tertentu serta

membandingkan dengan standar mutu briket arang yang ada.

4. Bagaimana pembakaran briket yang dihasilkan, temperatur maksimum, lama

pembakaran dan efisiensi pembakaran.

C. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Meningkatkan kualitas briket arang dengan cara memperbaiki proses

pengarangan (mengurangi abu) dan proses pengeringan (mengurangi kadar

air) serta penggunaan partikel arang yang optimal sebesar 40 – 60 mesh

sesuai literatur.

2. Mengetahui sifat-sifat briket arang yang yang dihasilkan dari campuran

limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung berupa


22

Moisture (M), abu (A), volatile matters (VM), fixed carbon (FC) nilai kalor

(HHV), kerapatan dan keteguhan tekan.

3. Membandingkan kualitas briket yang dihasilkan pada berbagai komposisi

dengan standar briket yang ada.

4. Melakukan uji pembakaran untuk menentukan temperatur maksimum, lama

pembakaran dan efisiensi pembakaran.

D. Batasan Masalah

Penelitian ini dibatasi pada pembuatan briket arang campuran limbah ketam

kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung dalam 7 ( tujuh) komposisi

campuran. Bentuk briket silinder sarang tawon dengan ukuran 65 mm, empat buah

lubang berdiameter 8 mm dan satu buah lubang tengah dengan diameter 15 mm

sesuai cetakan yang digunakan. Ukuran partikel arang yang digunakan adalah 40

– 60 mesh dan sebagai bahan perekat adalah tepung tapioka. Komposisi campuran

briket selengkapnya dapat dilihat pada metodologi penelitian.

Penelitian ini juga dibatasi hanya menghitung sifat sifat fisik dan

pembakaran serta sifat-sifat termal melalui analisis proksimasi yang terdiri atas :

Moisture (M), abu (A), volatile matters (VM), fixed carbon (FC) dan nilai kalor

(HHV). Sedangkan usaha perbaikan mutu pembuatan briket dilakukan dengan

memisahkan abu arang sebelum cetak dan mengurangi kadar air dengan

memaksimalkan pengeringan bahan baku dan briket yang dihasilkan.


23

E. Manfaat Hasil Penelitian

Dengan dimanfaatkannya limbah pertanian seperti sekam padi, tongkol

jagung serta limbah ketam kayu merbau maka akan meningkatkan nilai

ekonomis dan mempunyai nilai jual serta meminimalkan pencemaran

lingkungan akibat pembuangan limbah secara sembarangan.

Manfaat lainnya adalah dengan diketahuinya sifat-sifat termal serta

karakteristik pembakaran briket campuran limbah ketam kayu merbau, sekam

padi dan tongkol jagung maka akan memberikan informasi ilmiah tentang

potensi energi yang terkandung didalamnya serta bagaimana membuat briket

dengan mutu yang baik serta mempunyai nilai jual yang tinggi, sehingga dapat

menjadi salah satu bahan bakar alternatif dikala harga minyak mahal serta

langka dipasaran.


24

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Energi Alternatif

Sumber utama energi yang digunakan untuk keperluan rumah tangga masih

berbasis pada minyak bumi. Padahal sebenarnya kita dapat memanfaatkan limbah

biomassa sebagai sumber energi alternatif yang terbarukan. Sebagai contoh, telah

lama kita ketahui bahwa masyarakat di pedalaman menggunakan kayu bakar

sebagai sumber energi utamanya. Sejak distribusi bahan bakar minyak terjangkau

sebagian besar wilayah, maka penggunaan kayu bakar ini digantikan oleh minyak

bumi. Hal ini menyebabkan semakin tingginya tingkat konsumsi energi yang

bersumber dari minyak bumi. Namun meningkatnya harga minyak bumi dipasar

global, menjadikan minyak bumi sebagai bahan bakar menjadi langka dan mahal

dipasaran. Untuk memecahkan masalah tersebut, diperlukan bahan bakar alternatif

yang efisien dan ekonomis untuk keperluan sehari-hari.

Sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui (renewable) yang cukup

potensial adalah limbah hasil perkebunan yang sampai saat ini belum

termanfaatkan secara optimal. Pemanfaatan limbah perkebunan sebagai salah satu

sumber energi alternatif yang diharapkan juga dapat menggeser atau mensubstitusi

pemakaian minyak tanah dan gas untuk rumah tangga.

Menurut Pari (2012) limbah-limbah seperti limbah pembalakan, limbah

industri pengolahan kayu, dan limbah perkebunan/pertanian seperti tempurung

kelapa, tempurung kemiri, sabut kelapa, batang dan bonggol jagung, batang dan


25

kulit kacang tanah, jerami, sekam padi, dll dapat menjadi sumber energi

dipedesaan. Nilai kalor bakar cukup tinggi yaitu bekisar 3000-5000 kal/gram, dan

bila dimanfaatkan sebanyak 4 kg nilainnya kurang lebih sama dengan panas yang

dihasilkan dari 1,3 kg minyak bakar (minyak tanah). Pemakaian limbah sebagai

bahan bakar ini masih menggunakan peralatan secara sederhana/tradisional yang

mempunyai kelemahan dengan ditunjukan oleh sifat pembakaran yang kurang

menguntungkan antara lain banyak timbul asap, abu, dan efesiensinya sangat

rendah.

B. Briket Arang

Briket arang merupakan bahan bakar padat yang mengandung karbon,

mempunyai nilai kalori yang tinggi, dan dapat menyala dalam waktu yang lama.

Bioarang adalah arang yang diperoleh dengan membakar biomassa kering tanpa

udara. Sedangkan biomassa adalah bahan organik yang berasal dari jasad hidup.

Biomassa sebenarnya dapat digunakan secara langsung sebagai sumber energi

panas untuk bahan bakar, tetapi kurang efisien.

Menurut Angga (2005) briket bioarang mempunyai beberapa kelebihan

dibandingkan arang biasa (konvensional), antara lain:

1. Panas yang dihasilkan oleh briket bioarang relatif lebih tinggi dibandingkan

dengan kayu biasa dan nilai kalor dapat mencapai 5.000 kalori.

2. Briket bioarang bila dibakar tidak menimbulkan asap maupun bau, sehingga

bagi masyarakat ekonomi lemah yang tinggal di kota-kota dengan ventilasi


26

perumahannya kurang mencukupi, sangat praktis menggunakan briket

bioarang.

3. Setelah briket bioarang terbakar (menjadi bara) tidak perlu dilakukan

pengipasan atau diberi udara.

4. Teknologi pembuatan briket bioarang sederhana dan tidak memerlukan bahan

kimia lain kecuali yang terdapat dalam bahan briket itu sendiri.

5. Peralatan yang digunakan juga sederhana, cukup dengan alat yang ada

dibentuk sesuai kebutuhan

Menurut Hosan (2010), bahan biomassa yang digunakan untuk pembuatan

briket berasal dari :

1. Limbah pengolahan kayu seperti : logging residues, bark, saw dusk, shavinos,

waste timber.

2. Limbah pertanian seperti : jerami, sekam, ampas tebu, daun kering.

3. Limbah bahan berserat seperti : serat kapas, goni, sabut kelapa.

4. Limbah pengolahan pangan seperti kulit kacang-kacangan, biji buah-buahan,

kulit buah-buahan.

5. Sellulosa seperti limbah kertas, karton.

Melihat pemaparan Hosan diatas maka paduan antara limbah kayu merbau,

sekam padi dan tongkol jagung dapat dijadikan briket dengan terlebih dahulu

dikarbonisasi.


27

Kualitas Briket Arang

Faktor – faktor yang mempengaruhi kualitas briket adalah jenis bahan baku

campuran briket, variasi perekat (Gandhi, 2010), kadar air, kadar abu dan

keteguhan tekan (Triono, 2006), besar partikel arang yang digunakan (Enny,

2010) dan faktor lainnya seperti proses karbonisasi.

Indikator yang menunjukkan kualitas briket arang antara lain kadar air, kadar

abu, kadar zat menguap, kadar karbon terikat, kerapatan, keteguhan tekan, dan niali

kalor. Standar kualitas secara baku untuk briket arang Indonesia mengacu pada

Standar Nasional Indonesia (SNI) dan juga mengacu pada sifat briket arang buatan

Jepang, Inggris, dan USA seperti pada Tabel 1 berikut :

Tabel 1 . Sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, USA, dan Indonesia

Sifat arang briket Jepang Inggris Amerika SNI

Kadar air (moisture content) % 6-8 3,6 6,2 8

Kadar zat menguap (volatile matter content) % 15-30 16,4 19-28 15

Kadar abu (ash content) % 3-6 5,9 8,3 8

Kadar karbon terikat (fixed carbon content) % 60-80 75,3 60 77

Kerapatan (density) g/cm3 1,0-1,2 0,46 1 -

Keteguhan tekan g/cm2 60-65 12,7 62 -

Nilai kalor (caloriffc value) cal/g 6000-7000 7289 6230 5000

Sumber: Triono (2006)

Triono (2006) menyatakan bahwa arang yang bermutu baik harus mempunyai

persyaratan sebagai berikut:

1. Warna hitam dengan nyala kebiruan


28

2. Mengkilat pada pecahannya

3. Bersih tidak berdebu, kalau dipegang tidak memberi noda hitam

4. Mengeluarkan sedikit asap dan tidak berbau

5. Menyala terus tanpa dikipas dan tidak memercikan bara api

6. Abu sisa pembakaran sekecil mungkin

7. Tidak terlalu cepat terbakar

8. Berdenting seperti logam

9. Menghasilkan kalor panas tinggi dan konstan

Selain persyaratan kualitas mutu arang, kualitas briket arang juga memiliki

persyaratan kualitas yang tidak jauh berbeda dengan dengan persyaratan arang.

Menurut Millstein dan Morkved (1960) dalam Triono (2006) bahwa briket arang

yang baik mempunyai persyaratan sebagai berikut:

1. Bersih, tidak berdebu dan berbau

2. Mempunyai kekerasan yang merata

3. Kadar abu serendah mungkin

4. Nilai kalor sepadan dengan bahan bakar lain

5. Menyala dengan baik dan memberikan panas secara merata

6. Harganya dapat bersaing dengan bahan bakar lain.

Briket arang yang bersih dan memiliki kadar abu yang rendah tentunya dapat

mempengaruhi kebersihan lingkungan sekitarnya pada saat briket tersebut digunakan.

Briket arang juga harus mempunyai kekerasan yang merata sehingga disamping untuk

memudahkan pada saat briket arang akan dibakar, juga dapat memberikan nyala api

yang baik.


29

C. Limbah Ketam Kayu Merbau

Limbah ketam kayu merbau memiliki potensi yang cukup besar sebagai

bahan baku pembuatan briket arang mengingat banyaknya industri kayu yang

menggukanan bahan baku kayu merbau. Selama ini limbah ketam kayu merbau

banyak menimbulkan masalah dalam penanganannya yang selama ini dibiarkan

membusuk, ditumpuk dan dibakar yang kesemuanya berdampak negatif terhadap

lingkungan sehingga penanggulangannya perlu dipikirkan. Salah satu jalan yang

dapat ditempuh adalah memanfaatkannya menjadi produk yang bernilai ekonomis

dengan teknologi aplikatif yang ramah lingkungan.

Limbah pengolahan kayu dapat digunakan untuk beberapa keperluan dan

dapat dibedakan menjadi : kulit kayu, potongan kayu, serpihan dan serbuk hasil

gergajian. Sebagai contoh penggunaan limbah kulit kayu adalah untuk bahan

bakar, potongan kayu dan serpihan dapat dibuat menjadi arang, briket arang atau

karbon aktif sedang serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi

briket arang atau karbon aktif (Wijayanti , 2009)

Serbuk gergaji kayu merupakan limbah dari industri pengolahan kayu untuk

digunakan sebagai bahan baku pembuatan arang. Pemanfaatan serbuk gergaji

kayu secara optimal sebagai bahan baku arang merupakan upaya strategis dalam

peningkatan dan pengelolaan hasil hutan. Arang serbuk gergajian kayu selain

dapat digunakan sebagai sumber energi (dibuat briket arang) juga dapat

dimanfaatkan sebagai media pembangun kesuburan tanah dalam bentuk arang

kompos, atau arang kandang (arang plus pupuk kandang). Selain itu serbuk

gergajian kayu merupakan serbuk halus yang ukurannya relatif seragam.


30

Sedangkan limbah sabetan dan potongan kayu mempunyai ukuran besar dan

bervariasi. Limbah gergajian yang terdapat di industri penggergajian kecil

biasanya berasal dari jenis kayu campuran dengan berat jenis yang beraneka

ragam (Triono, 2006)

Limbah pengolahan kayu dapat berbentuk serbuk gergaji, kulit kayu,

potongan kayu, serpihan, dan sabetan kayu. Menurut Mustofa (2001) dalam

(Triono, 2006) komposisi limbah pengolahan kayu yang paling tersedia dalam

industri pengolahan kayu adalah limbah sabetan sekitar 25,9% dari 50,8% limbah

penggergajian kayu seluruhnya. Limbah serbuk gergaji kayu sekitar 10% dan

potongan kayu sekitar 14,3%. Menurut Hendra (1999) dalam (Triono, 2006) kayu

yang terbaik untuk pembuatan arang adalah kayu yang mempunyai berat jenis

sedang (0,6-0,7) dengan kadar air 15-30% dan diameter 10-20 cm. Kayu yang

memiliki berat jenis tinggi akan memakan waktu yang relatif lama dalam proses

pengarangan. Tetapi menurut Nurhayati dan Hartoyo (1976) dalam (Triono, 2006)

bahwa berat jenis berpengaruh terhadap rendemen, kadar karbon terikat dan kadar

zat menguap. Terlihat secara nyata dalam hubungan yang linier, semakin tinggi

berat jenis kayu maka semakin tinggi pula rendemen dan kadar karbon terikat.

Sedangkan berat jenis tidak berpengaruh terhadap kadar air dan kadar abu terikat.

D. Sekam Padi

Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk

Indonesia. Menurut Dorlan, Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi

kariopsis, terdiri dari belahan lemma dan palea yang saling bertautan, umumnya


31

ditemukan di areal penggilingan padi. Dari proses penggilingan padi, biasanya

diperoleh sekam 20 – 30%, dedak 8 – 12 %, dan beras giling 50 – 63,5% dari

bobot awal gabah. Data produksi padi Provinsi Sulawesi Selatan dapat dilihat

pada tabel 2.

Tabel 2 . Data produksi padi provinsi Sulawesi Selatan

*) Angka Ramalan I 2012. Sumber : Data BPS 2012

Sekam padi sering diartikan sebagai bahan buangan atau limbah

penggilingan padi, keberadaannya cendrung meningkat yang mengalami proses

penghancuran secara alami dan lambat, sehingga dapat mengganggu lingkungan

juga kesehatan manusia. Sekam memiliki kerapatan jenis bulk density 125 kg/m3,

dengan nilai kalori 1 kg sekam padi sebesar 3300 k.kalori dan ditinjau dari

komposisi kimiawi, sekam mengandung karbon (zat arang) 1,33%, hydrogen

1,54%, oksigen 33,645, dan Silika (SiO2) 16,98%, artinya sekam dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimia dan sebagai sumber energi panas

untuk keperluan manusia. Kadar selulosa sekam yang cukup tinggi dapat

memberikan pembakaran yang merata dan stabil, untuk memudahkan diversifikasi

penggunaannya, maka sekam terlebih dahulu melalui proses pembuatan arang

No. Tahun Luas Panen

(Hektar)

Perkem-

bangan (%)

Produktivitas

(Kuintal/Ha)

Perkem-bangan

(%)

Produksi (Ton)

Perkem- bangan

(%)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

1. 2010 886 354 - 49,44 - 4 382 443 -

2. 2011 889 232 0,32 50,74 2,63 4 511 705 2,95

3. 2012* 935 080 5,16 50,78 0,08 4 747 910 5,24


32

sekam kemudian dipadatkan, dibentuk dan dikeringkan, disebut dengan Briket

Sekam Padi.

E. Tongkol Jagung

Salah satu limbah pertanian yang cukup potensial untuk diolah menjadi

bahan bakar alternatif adalah tongkol jagung, karena ketersediaannya yang

melimpah namun belum dimanfaatkan secara maksimal. Menurut data ATAP

2011, produksi Jagung Sulawesi Selatan pada tahun 2011 sebanyak 1,42 juta ton

pipilan kering, yang diperoleh dari luas panen 297,13 ribu hektar dan tingkat

produktivitas 47,80 kuintal per hektar. Dari produksi jagung tersebut diperkirakan

akan menghasilkan limbah sebanyak satu juta ton tongkol jagung per tahun.

Limbah pertanian dapat diubah menjadi bahan bakar alternatif dengan diolah lebih

dahulu. Salah satu cara pengolahan limbah pertanian menjadi bahan bakar

alternatif adalah dengan cara karbonisasi diikuti dengan pembriketan. Dengan

adanya karbonisasi maka unsur-unsur pembentuk asap dan jelaga dapat

diminimalkan, sehingga gas buangnya lebih bersih. Dengan pembriketan maka

kebutuhan ruang menjadi lebih kecil, kualitas pembakarannya menjadi lebih baik

dan pemakaiannya lebih praktis (Untoro, 2010).

Menurut (Untoro, 2010) hasil pengujian proximate analysis dan nilai kalor

dapat diketahui bahwa nilai kalor dari tongkol jagung mengalami kenaikan yang

cukup signifikan setelah dilakukan karbonisasi.


33

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental dengan

memanfaatkan briket arang limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol

jagung serta kombinasi campuran bahan baku tersebut dengan komposisi seperti pada

tabel 3 berikut ini.

Tabel 3. Komposisi Campuran Briket

Sampel

Komposisi

Limbah ketam kayu merbau (%)

Sekam padi (%)

Tongkol jagung

(%)

Tanah lempung

(%)

Tepung tapioka (%)

P1 85 0 0 7,5 7,5 P2 0 85 0 7,5 7,5 P3 0 0 85 7,5 7,5 P4 21,25 21,25 42,5 7,5 7,5 P5 21,25 42,5 21,25 7,5 7,5 P6 42,5 21,25 21,25 7,5 7,5 P7 28,33 28,33 28,33 7,5 7,5

Briket arang tersebut ditingkatkan kualitasnya dengan cara mengeringkan

bahan baku terlebih dahulu sebelum dikarbonisasi, memperbaiki proses

pengarangan dengan memisahkan abu dan arang setelah karbonisasi dan

mengeringkan kembali briket arang setelah pencetakan dengan menggunakan

panas matahari langsung dengan tujuan mengurangi kadar air. Bentuk briket

arang yang digunakan adalah bentuk sarang tawon karena berdasarkan beberapa

penelitian sebelumnya menyatakan bahwa bentuk sarang tawon mempunyai

bidang permukaan nyala yang lebih besar sedangkan ukuran partikel arang yang


34

digunakan sebesar 40 – 60 mesh. Selanjutnya dilakukan pengujian briket yang

terdiri atas moisture (M), ash (A), volatile matters (VM), fixed carbon (FC), nilai

kalor (HHV), uji fisik dan pembakaran.

B. Tempat dan Waktu Penelitian

Proses pembuatan briket dan uji pembakaran dilakukan di Laboratorium

Proses Produksi Fakultas Teknik Unhas Makassar, pengujian proksimasi dan nilai

kalor dilakukan di Laboratorium Fakultas Peternakan Unhas dan pengujian fisik

dilakukan di Laboratorium BBIHP Makassar. Waktu penelitian dilaksanakan pada

bulan Jauari 2013 sampai bulan Juni 2013.

C. Bahan dan Alat Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari tiga jenis bahan baku

yang dipadukan dengan komposisi yang berbeda yaitu limbah ketam kayu merbau,

sekam padi dan tongkol jagung. Limbah kayu ketam yang menjadi bahan

penelitian diperoleh dari limbah pada unit penggergajian kayu di Kota Makassar,

sekam padi diperoleh dari pabrik penggilingan padi di daerah Kabupaten Sinjai

sedangkan tongkol jagung diperoleh dari Petani di Kabupaten Takalar. Bahan perekat

yang digunakan adalah tepung tapioca dan tanah lempung.

Alat yang digunakan dalam pembuatan dan pengujian briket antara lain drum

pengarangan, mesin penggiling, saringan dengan ukuran lolos 40 – 60 mesh, oven,

wadah plastik, cetakan pembuat briket, timbangan, hardness test, kompor briket,

termokopel, tanur pengujian dan bomb kalorimeter.


35

D. Prosedur Penelitian

1. Pembuatan Briket Arang Limbah Ketam Kayu Merbau, Sekam Padi Dan

Tongkol Jagung Dalam Bentuk Sarang Tawon.

a. Identifikasi bahan baku briket berupa limbah ketam kayu merbau, sekam

padi dan tongkol jagung.

1) Limbah ketam kayu merbau diambil dari industri kayu di kota

Makassar kemudian dibersihkan dan dikeringkan.

2) Sekam padi diambil dari penggilingan padi di kabupaten Sinjai

kemudian dibersihkan dan dikeringkan.

3) Tongkol jagung diperoleh dari petani di Kabupaten Takalar

kemudian dibersihkan dan dikeringkan.

b. Proses pembuatan arang limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan

tongkol jagung.

1) Limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung

diarangkan secara terpisah dalam tungku drum hasil modifikasi yang

terbuat dari drum bekas pakai.

2) Bahan baku dimasukan kedalam tungku drum pada dan ditata

sedemikian rupa,kemudian dinyalakan dengan cara membakar

bagian lubang udara dengan umpan bakar ranting-ranting kayu.

3) Sesudah bahan baku menyala dan diperkirakan tidak akan padam

maka drum ditutup dan cerobong asap dipasang.

4) Pengarangan dianggap selesai apabila asap yang keluar dari

cerobong menipis dan berwarna kebiru-biruan. Selanjutnya tungku


36

diturunkan sejajar dengan tanah dan cerobong asap ditutup dengan

kertas atau kain yang sebelumnya dibasahi dengan air.

c. Proses pembuatan briket limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan

tongkol jagung.

1) Setelah proses pengarangan selesai maka arang didinginkan dan

dipisahkan dari abu dan bahan yang tidak terbakar (jika ada).

2) Arang limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung

yang diperoleh dari drum karbonisasi dimasukkan ke dalam mesin

penggiling untuk dijadikan bubuk arang dengan ukuran 40 – 60

mesh.

3) Bubuk arang yang dihasilkan dicampur dengan 7 (tujuh) komposisi

campuran yang telah ditentukan

4) Komposisi diatas ditambahkan perekat berupa tepung tapioka

dengan perbandingan sebagai berikut, campuran limbah ketam kayu

merbau, sekam padi dan tongkol jagung (pada berbagai komposisi)

(85%) ditambahkan perekat (tepung tapioka) sebesar 7,5 % dan

tanah lempung 7,5 % serta air panas secukupnya dan diayak untuk

membuat adonan agar merata.

5) Campuran adonan bubuk arang siap untuk dicetak dengan bentuk

sarang tawon dengan dimensi diameter (D) = 65 mm, tinggi (l) = 45

mm, diameter lubang tengah briket (d) = 15 mm dan diameter

sekeliling (d1) = 8 mm (empat buah).


37

2. Analisis Proksimasi dan Nilai Kalor

Pengujian kualitas briket dilakukan di Laboratorium Fakultas

Peternakan Universitas Hasanuddin berupa :

a. Pengujian Moisture (M)

Prosedur pengukuran :

1) Cawan porselin yang telah bersih diovenkan pada suhu 1050C

selama 2 jam

2) Didinginkan dalam desikator selama 30 menit kemudian di timbang (

A gram )

3) Kedalam cawan porselin ditimbang lebih kurang 1 gram contoh (

cawan porselin + contoh = B gram )

4) Oven pada suhu 105oC selama 8 jam atau dibiarkan bermalam,

dinginkan dalam desikator selama 30 menit kemudian timbang ( C

gram )

%��= � − �� − � �100%

(Rumus yang digunakan berdasarkan standar ASTM D 5142 – 02)

b. Pengujian Ash (A)


1) Cawan porselin yang telah bersih diovenkan pada suhu 105oC

selama 2 jam

2) Dinginkan dalam desikator selama 30 menit kemudian di timbang (

A gram )

............................ (1)


38

3) Kedalam cawan porselin ditimbang lebih kurang 1 gram contoh ( B

gram )

4) Tanurkan pada suhu 650oC selama 3 jam, dinginkan dalam desikator

selama 30 menit kemudian timbang ( C gram )

%�� = ��

��100%


c. Pengujian Volatile Matters (VM)


1) Cawan porselin yang telah bersih diovenkan pada suhu 1050C

selama 2 jam

2) Dinginkan dalam desikator selama 30 menit kemudian di timbang (

A gram )

3) Kedalam cawan porselin ditimbang lebih kurang 1 gram contoh ( B

gram )

4) Tanurkan pada suhu 900oC selama 7 menit, dinginkan dalam

desikator selama 30 menit kemudian timbang ( C gram )

�� = �100 − ��

��100%��− %��


................................ (2)

............... (3)


39

d. Pengujian Fixed Carbon (FC)

Fixed carbon dihitung dari 100 % dikurangi dengan kadar air lembab

(moisture) dikurangi kadar abu dan zat terbang (volatile matters)

�� = 100 − (%��+ %�� + %�� )


e. Pengujian Nilai Kalor (HHV)

Pengukuran nilai kalor menggunakan bomb calorimeter dengan prosedur

sebagai berikut :

1) Timbang kurang lebih 1 gram sampel yang sudah dipelletkan

kedalam cawan besi

2) Siapkan rangkaian bom. Pasang cawan kerangkaian bom

3) Hubungkan dengan kawat platina dan sentuhkan dengan sampel

4) Masukkan air sebanyak 1 ml kedalam bejana bom lalu masukkan

rangkaian bom kedalam bejana

5) Tutup rapat lalu isi dengan gas dengan tekanan 130 atm

6) Isi ember bom dengan dua liter air dan masukkan kedalam jaket bom

7) Masukkan bejana bom kedalam ember lalu tutup

8) Jalankan mesin dan lihat suhu awal

9) Setelah lima menit tekan tombol pembakar dan biarkan selama 7

menit

10) Lihat suhu akhir dan matikan mesin

�� = ��ℎ��ℎ��− ��ℎ��

�� 2458��


............... (4)

......... (5)


40

3. Pengujian Sifat Fisik Briket

Pengujian ini untuk mengetahui berapa kuat tekan briket dan kerapatan.

Pengujian kuat tekan dilakukan pada Laboratorium BBIHP Makassar dengan

menggunakan Brinnel Hardness Tester

a. Pengujian kuat tekan

Prosedur pengujian :

• Briket diletakkan dibawah benda uji secara presisi.

• Tekan tombol On

• Secara otomatis angka kuat tekan akan terlihat pada monitor

• Mencatat nilai kuat tekan benda uji

b. Pengujian kerapatan.

Pengujian ini dilakukan dengan mendeterminasi berapa rapat massa

briket melalui perbandingan antara massa briket dengan besarnya

dimensi volumetrik briket dengan prosedur sebagai berikut.

• Mengukur dimensi briket dan diameter lubang-lubangnya dengan

menggunakan jangka sorong.

• Menimbang massa briket dengan menggunakan timbangan.

• Mengukur tinggi briket dengan menggunakan jangka sorong.

• Mengukur volume briket.

• Membandingkan nilai massa dengan volume briket untuk

memperoleh kerapatannya. Dengan menggunakan persamaan :

� = ��

� = ��


41

� = �(�� − 4�� − ��

�)�

Dimana :

ρ = kerapatan (kg/cm3)

m = massa briket (kg)

R = jari-jari briket (cm)

r2 = jari-jari lubang besar (cm)

r2 = jari-jari lubang kecil (cm)

t = tinggi briket

4. Pengujian Pembakaran

a. Pembakaran briket pada kompor briket

Pembakaran briket pada kompor briket dilakukan untuk melihat

karakteristik pembakaran briket dalam penerapannya. Pembakaran briket

pada kompor dilakukan untuk menentukan :

1) Temperatur maksimum dari briket berdasarkan massa briket dan

waktu pembakaran briket.

2) Efisiensi termal.

b. Pengujian efisiensi pembakaran pada kompor briket

Metode yang digunakan untuk pengujian efisiensi termal

keseluruhan untuk pembakaran briket pada kompor briket adalah metode

pengujian pendidihan air. Metode ini dilakukan dengan memanaskan

sejumlah air sampai mendidih pada kompor dengan menggunakan briket

sebagai bahan bakar. Volume air yang dididihkan sesudah pembakaran


42

dan sejumlah bahan bakar briket yang digunakan dihitung, sehingga

efisiensi termal dapat dihitung sebagai berikut :

ηth = �� (�� − ��)�+ �� (��− ��)�+ � �xH�

� ��

Dimana :

�� = efisiensi termal pembakaran briket pada kompor briket (%)

� � = massa air mendidih (kg)

� � = massa panci (kg)

� � = massa uap (kg)

�� = kalor spesifik air (kJ/kg0C)

�� = kalor spesifik aluminium /bahan panci (kJ/kg0C)

��= temperatur air mendidih (0C)

��= temperatur panci (0C)

��= temperatur awal(0C)

HL = kalor laten uap (kJ/kg)

�� = nilai kalor briket (kJ/kg)

� �� = massa briket yang terpakai selama pendidihan air (kg)


43

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Hasil penelitian ini meliputi pembuatan briket, pengujian proksimasi dan

nilai kalor, uji fisik dan uji pembakaran.

1. Pembuatan briket dalam 7 (tujuh) komposisi dalam bentuk sarang tawon

Briket dengan 7 (tujuh) komposisi dalam bentuk sarang tawon yang

sebelumnya telah dilakukan usaha perbaikan kualitas dengan cara

memperbaiki proses pengarangan (mengurangi abu) dan proses pengeringan

(mengurangi kadar air) serta penggunaan partikel arang yang optimal sebesar

40 – 60 mesh telah berhasil dibuat dengan menggunakan alat cetak seperti

gambar 1,

Gambar 1 : alat cetak briket


44

Briket dibuat dan dicetak dalam bentuk silinder berlubang / sarang

tawon seperti gambar dibawah ini :

Gambar 2 : Briket yang dihasilkan

Spesifikasi ukuran briket :

a) Briket bentuk silinder (sarang tawon)

Briket yang dihasilkan mempunyai dimensi rata-rata diameter (d) = 65

mm, tinggi (l) = 45 mm, diameter lubang tengah briket (d) = 15 mm

dan diameter sekeliling (d1) = 8 mm (empat buah).

Perhitungan volume briket :

V = Volume keseluruhan – volume lubag tengah – 4 x volume lubang

sisi


45

= (3,14 x 3,252 x4,5)-(3,14 x 0,752 x 4,5) – (4 x(3,14 x 0,42

x4,5))

= 132,256 cm3

b) Massa dan volume briket

Massa dan volume briket rata-rata dapat dilihat pada tabel 4.

Tabel 4. Massa dan volume briket

No Kode sampel Massa rata-rata (gr)

Volume rata-rata (cm3)

1 P1 70 132,2568 2 P2 55 132,2568 3 P3 65 132,2568 4 P4 65 132,2568 5 P5 60 132,2568 6 P6 67 132,2568 7 P7 65 132,2568

2. Pengujian proksimasi dan nilai kalor

Pengujian proksimasi dan nilai kalor dilakukan di laboratorium

Nutrisi dan Makanan Ternak Universitas Hasanuddin dengan hasil dapat

dilihat pada tabel 5.

Tabel 5. Rekapitulasi hasil proksimasi dan nilai kalor

NO Kode Komposisi (%) Nilai kalor

Air Abu Volatil metter Fixed

karbon (kkal/kg) 1 P1 5,02 5,96 27,44 61,57 5598 2 P2 4,94 34,84 30,20 30,03 3220 3 P3 6,86 8,13 37,00 48,01 5947 4 P4 6,26 12,42 37,50 43,82 4773 5 P5 5,83 17,81 35,80 40,56 4644 6 P6 5,72 11,60 38,30 44,38 4862 7 P7 5,87 16,54 39,45 38,13 5362


46

Hasil lengkap perhitungan proksimasi berupa uji kadar air dapat

dilihat pada tabel 1.1 (Lampiran 1), kadar abu pada tabel 1.2 (Lampiran 1),

volatil metter pada tabel 2.1 (Lampiran 2), fixed karbon pada tabel 2.2

(Lampiran 2) dan nilai kalor pada tabel 3.1 (Lampiran 3).

3. Pengujian fisik briket

Pada pengujian fisik briket berupa kerapatan didapatkan hasil 0,415

gr/cm3 – 0, 529 gr/cm3 yang selengkapnya dilihat pada tabel 4.1 (Lampiran

4), sedangkan pengujian kuat tekan diperoleh 45 gr/cm2 - 72 gr/cm2

selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.2 (Lampiran 4)

4. Pengujian pembakaran dan efisiensi pembakaran

Hasil pengujian pembakaran briket pada kompor briket dengan

metode pendidihan air selengkapnya untuk sampel P1 dapat dilihat pada

tabel 5.1 (Lampiran 5), sampel P2 pada tabel 6.1 (Lampiran 6), sampel P3

pada tabel 7.1 (Lampiran 7), sampel P4 pada tabel 8.1 (Lampiran 8), sampel

P5 pada tabel 9.1 (Lampiran 9), sampel P6 pada tabel 10.1 (Lampiran 10),

sampel P7 pada tabel 11.1(Lampiran 11).

Setelah dilakukan uji pembakaran, selanjutnya dilakukan perhitungan

eisiensi pembakaran.

Berikut adalah contoh perhitungan untuk briket sampel P1 :

ηth = ��

� ��

ηth = �� (��)�� (��)��


47

= (��,��

��(�,��,�� ,��

��,��)

�,��/��

= 0,6756 = 67,56 %

hasil perhitungan efisiensi pembakaran selengkapnya dapat dilihat pada

tabel 12.1 (Lampiran 12).

B. Pembahasan

Berbagai usaha telah dilakukan untuk meningkatkan kualitas antara lain:

memaksimalkan pengeringan bahan baku sebelum dan sesudah pengarangan, hal

ini dilakukan untuk memperbaiki pengarangan dan meminimalkan kadar air,

kemudian memisahkan arang dengan abu dan bahan yang tidak terbakar dengan

cara menggunakan saringan lolos 40 – 60 mesh sehingga abu dapat terbuang pada

saringan 60 mesh, selain itu juga ditambahkan tanah lempung dengan komposisi

7,5 % untuk semua komposisi untuk menambah kerapatan dan kuat tekan.

Untuk memudahkan identifikasi sampel dan menghindari penulisan yang

berulang maka tiap sampel briket dituliskan dalam bentuk kode seperti terlihat

pada metode penelitian (Tabel 1).

1. Kadar air (moisture)

Berdasarkan hasil pengujian laboratorium terhadap kadar air pada

tabel 1.1 (Lampiran 1), terlihat bahwa dengan usaha perbaikan kualitas

seperti yang dilakukan diatas maka semua sampel memberikan pengaruh

yang nyata terhadap penurunan nilai kadar air briket arang. Hal ini terlihat

pada nilai kadar air briket yang dihasilkan hanya berkisar pada 4.94% sampai


48

6.86%.

Pada Gambar 13.1 (Lampiran 13) terlihat bahwa kadar air terendah

pada penelitian ini sebesar 4.94% diperoleh pada campuran arang dengan

komposisi 85 % Sekam padi + 7,5% Tanah liat + 7,5 % Tepung tapioka (P2),

sedangkan kadar air tertingginya sebesar 6,86% dihasilkan pada komposisi

85% Tongkol Jagung + 7,5% Tanah liat + 7,5 % Tepung tapioka (P3).

Pencampuran ketiga bahan baku dengan berbagai komposisi berhasil

menurunkan kadar air dan memenuhi standar briket jepang (6 – 8 %), standar

briket Amerika (6,2 %) dan SNI sebesar 8 %.

Penurunan kadar air dari pada penelitian ini terjadi karena

pencampuran antara arang limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan

tongkol jagung pada berbagai komposisi disaring terlebih dahulu dengan

ukuran 40 – 60 mesh menyebabkan ukuran partikelnya lebih halus dan

seragam. Hal ini menyebabkan pencampuran akan saling mengisi pori-pori

sehingga air yang terikat didalam pori-pori arang lebih sedikit. Penurunan

kadar air juga disebabkan usaha peningkatan kualitas briket dengan

memaksimalkan pengeringan sebelum dan setelah pengarangan.

Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya untuk bahan baku

sejenis, pada penelitian ini didapatkan kadar air 4,94 % - 6,86 % sedangkan

hasil penelitian yang dilakukan oleh Jamilatun (2008) yang berkisar antara

7,27 % – 9, 12 %, menunjukkan kadar air pada penelitian ini lebih rendah

karena usaha peningkatan kualitas yang telah dilakukan . perbandingan hasil

penelitian tersebut selengkapnya dapat dilihat pada gambar 21.1 (Lampiran


49

21).

Kadar air dalam pembuatan arang diharapkan serendah mungkin agar

tidak menurunkan nilai kalor, tidak sulit dalam penyalaan, dan briket tidak

banyak mengeluarkan asap pada saat penyalaan.

2. Kadar Abu

Berdasarkan hasil pengujian laboratorium terhadap kadar abu pada

tabel 1.2.(Lampiran 1), terlihat bahwa dengan usaha perbaikan kualitas

dengan memisahkan abu dan arang setelah proses pengarangan dengan

menggunakan saringan 40 - 60 mesh maka semua sampel memberikan

pengaruh yang nyata terhadap penurunan nilai kadar abu briket arang.

Pada gambar 13.2 (Lampiran 13) terlihat bahwa kadar abu terendah

untuk briket arang sebesar 5,96% dihasilkan pada briket dengan komposisi 85

% limbah ketam kayu merbau, 7,5% Tanah liat dan 7,5 % tepung tapioka (P1)

sedangkan kadar abu tertinggi dihasilkan briket dengan komposisi 85 %

sekam padi, 7,5% Tanah liat dan 7,5 % tepung tapioka (P2). Tingginya kadar

abu yang dihasilkan pada sampel (P2) disebabkan oleh kandungan silika pada

sekam padi yang sangat tinggi sehingga walaupun telah dilakukan pemisahan

abu dan arang maka kandungan abu tetap tinggi.

Pada gambar 13.2 juga terlihat bahwa pencampuran ketiga bahan baku

dengan berbagai komposisi berhasil menurunkan kadar abu walaupun masih

diatas standar briket yang ada. Apabila dibandingkan dengan kadar abu

buatan Amerika (8,3%) dan Indonesia (8%) dan jepang (3% - 6%) maka


50

briket pada pada komposisi P1 dan P3 telah memenuhi s tandar b r ike t

yang tersedia yaitu masing masing 5,96% dan 8,13 % namun

komposisi yang lain masih dibawah standar briket yang ada.


sejenis, pada penelitian ini didapatkan kadar abu sampel P1 adalah 5, 96,

lebih rendah dibandingkan penelitian yang dilakukan oleh Triono ( 2006)

sebesar 7,90 %, untuk sampel P2 adalah 34,84 lebih rendah dibandingkan

dengan penelitian yang dilakukan oleh Patabang (2012) sebesar 36,34 %

sedangkan untuk sampel P3 didapatkan 8,13 % juga lebih rendah

dibandingkan penelitian yang dilakukan oleh Gandhi (2010) sebesar 17,51 %,

menunjukkan kadar air pada penelitian ini lebih rendah karena usaha

peningkatan kualitas yang telah dilakukan . perbandingan hasil penelitian

tersebut selengkapnya dapat dilihat pada gambar 21.2 (Lampiran 21).

3. Volatile Matter

Volatile matters dalam bahan bakar berfungsi untuk stabilisasi nyala

dan percepatan pembakaran arang. Semakin besar nilai volatile matter pada

bahan bakar maka akan semakin cepat terbakar dan waktu penyalaan bahan

bakar akan semakin singkat dan sebaliknya semakin kecil nilai volatile matter

maka akan sulit dalam penyalaan awal bahan bakar briket.

. Berdasarkan hasil pengujian laboratorium terhadap kadar zat

menguap briket arang, kandungan volatile matters dalam b rike t

denga n komposis i arang limbah ketam kayu merbau 85 %, tanah

lempung 7,5 % dan tepung tapioka 7,5 % (P1), dan sekam padi 85 %, tanah


51

lempung 7,5 % dan tepung tapioka 7,5 % (P2) dengan ni la i masing-

masing 27, 44 % dan 30,20 % te lah me menuhi s tand ar b r ike t

yang ad a ya itu standar briket Jepang (15 – 30 %) tetapi untuk komposisi

(P3), (P4), (P5), (P6) dan (P7) dengan kisaran nilai (37 – 39,45 %) belum

memenuhi standar briket yang ada, selengkapnya pada Gambar 14.1. hal

tersebut dipengaruhi oleh komposisi masing –masing bahan baku briket.


sejenis, pada penelitian ini didapatkan kadar volatil 27,44 % - 37 %

sedangkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Jamilatun (2008) yang

berkisar antara 78,79 % – 89,88 %, menunjukkan kadar volatil pada

penelitian ini lebih mendekati standar briket yang ada. Perbandingan hasil

penelitian tersebut selengkapnya dapat dilihat pada gambar 22.1 (Lampiran

22).

4. Kadar Karbon Terikat

Berdasarkan hasil pengujian laboratorium terhadap kadar karbon

terikat pada tabel 2.2 (Lampiran 2), terlihat bahwa dengan usaha perbaikan

kualitas dengan memisahkan abu dan arang setelah proses pengarangan

dengan menggunakan saringan 40 - 60 mesh maka semua sampel

memberikan pengaruh yang nyata terhadap penurunan nilai kadar karbon

terikat briket arang.

Pada Gambar 14.2 (Lampiran 14) memperlihatkan secara jelas bahwa

pencampuran dalam berbagai berpengaruh terhadap kadar karbon terikat

yang dihasilkan. Kadar karbon terikat terendah pada sampel (P2) yaitu 30,03


52

%, sedangkan tertinggi pada sampel (P1) yaitu 61,57 %. Rendahnya kadar

karbon terikat pada komposisi (P2) disebabkan karena tingginya kadar abu

pada komposisi tersebut sedangkan pada komposisi (P4), (P5), (P6) dan (P7)

sebesar (38,13 % - 48,01 %) disebabkan karena pada sampel tersebut ada

kandungan sekam padi pada berbagai komposisi . Hasil penelitian juga

membuktikan bahwa semakin rendahnya kadar abu dan kadar zat menguap

akan dihasilkan kadar karbon terikat yang tinggi atau sebaliknya.

Kadar karbon terikat briket arang pada penelitian ini berkisar antara

30,03% - 61,57%. Apa bila dibandingkan dengan kadar karbon terikat buatan

Jepang (60%-80%), Amerika (60%), Inggris (75,3%), dan Indonesia (77%).

Maka kadar karbon terikat briket arang hasil penelitian ini memenuhi standar

briket yang ada.


sejenis, pada penelitian ini didapatkan kadar karbon terikat sampel P1 adalah

61,57 %, lebih rendah dibandingkan penelitian yang dilakukan oleh Triono (

2006) sebesar 66,56 %, untuk sampel P2 adalah 30,03 lebih tinggi

dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Patabang (2012) sebesar

14,41 % sedangkan untuk sampel P3 didapatkan 48,01 % juga lebih tinggi

dibandingkan penelitian yang dilakukan oleh Gandhi (2010) sebesar 34,74 %,

menunjukkan kadar karbon terikat pada penelitian ini secara umum lebih

tinggi disebabkan karena usaha peningkatan kualitas yang telah dilakukan .

perbandingan hasil penelitian tersebut selengkapnya dapat dilihat pada

gambar 22.2 (Lampiran 22).


53

5. Nilai Kalor

Berdasarkan hasil pengujian laboratorium terhadap kadar karbon

terikat pada tabel 3.1 (Lampiran 3), terlihat bahwa dengan usaha perbaikan

kualitas dengan memisahkan abu dan arang setelah proses pengarangan

dengan menggunakan saringan 40 - 60 mesh maka semua sampel

memberikan pengaruh yang nyata terhadap peningkatan nilai kalor briket

arang.

Berdasarkan grafik pada gambar 15.1 (Lampiran 15), nilai kalor briket

arang pada penelitian ini berkisar antara 3220 kkal/kg-5947 kkal/kg . Apa bila

dibandingkan dengan standar briket Jepang (6000 kkal/kg- 7000 kkal/kg),

Amerika (6230 kkal/kg), Inggris (7289 kkal/kg), dan SNI (5000 kkal/kg)

maka nilai kalor telah memenuhi standar.

Berdasarkan grafik tersebut kandungan nilai kalor tertinggi da lam

br ike t dengan ko mposis i arang tongkol jagung 85 %, tanah lempung

7,5 % dan tepung tapioka 7,5 % (P3) yaitu 5947 kkal/kg dan nilai kalor

terendah pada komposisi sekam padi 85 %, tanah lempung 7,5 % dan tepung

tapioka 7,5 % (P2) yaitu 3220 kkal/kg. Tingginya nilai kalor pada komposisi

P3 antara lain disebabkan karena kadar air dan kadar abu pada komposisi

tersebut rendah sedangkan pada komposisi P2 memiliki kadar abu yang

sangat tinggi walaupun kadar airnya juga rendah. Nilai kalor pada sampel

(P1), (P4), (P5), (P6) dan (P7) sebesar (4644 kkal/kg – 5598 kkal/kg).

Tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu

briket arang. Semakin rendah nilai kadar air dan kadar abu briket arang maka


54

akan meningkatkan nilai kalor bakar briket arang. Hasil penelitian

membuktikan jika kadar abu rendah maka akan dihasilkan nilai kalor yang

tinggi atau sebaliknya. Selain itu nilai kalor juga dipengaruhi oleh nilai kadar

karbon terikat yang terkandung didalam briket arang. Semakin tinggi nilai

kadar karbon terikat dalam briket arang maka semakin tinggi pula nilai kalor

briket arang.


sejenis, pada penelitian ini didapatkan nilai kalor 3220 kkal/kg – 5947

kkal/kg sedangkan hasil penelitian yang dilakukan oleh Jamilatun (2008)

yang berkisar antara 3037 kkal/kg – 5479 kkal/kg, menunjukkan nilai kalor

pada penelitian ini lebih tinggi karena usaha peningkatan kualitas yang telah

dilakukan . perbandingan hasil penelitian tersebut selengkapnya dapat dilihat

pada gambar 23.1 (Lampiran 23).

6. Kerapatan

Berdasarkan gambar 15. 2 (Lampiran 15) , nilai kerapatan terendah

untuk briket sampel (P2) sebesar 0,415 g/cm3 sedangkan nilai kerapatan

tertinggi pada sampel (P1) sebesar 0,529 gr/cm3 hal ini disebabkan karena

daya rekat arang sekam padi kurang baik dibandingkan dengan arang kayu

merbau sehingga walaupun mempunyai ukuran partikel yang sama dan

tekanan pengempaan yang sama maka tetap mempunyai nilai kerapatan yang

rendah.

Berdasarkan hasil uji nilai kerapatan (gambar 15.2) diketahui bahwa


55

puntuk sampel (P3), (P4), (P5), (P6) dan (P7) mempunyai nilai kerapatan

(0,453 gr/m3 - 0,506 gr/m3). Apabila dibandingkan dengan nilai kerapatan

briket arang buatan Jepang (1,0 g/cm3-1,2g/cm3), Amerika (1 g/cm3), dan

Inggris (0,48 g/cm3) maka nilai kerapatan briket arang yang dihasilkan telah

memenuhi standar Inggris, karena nilai kerapatannya jauh lebih rendah.

Jika dibandingkan dengan hasil penelitian Triono (2006) sebesar

(0,249 g/cm3-0,420 g/cm3) menunjukkan bahwa nilai kerapatan briket pada

penelitian ini lebih baik.

7. Kuat Tekan

Berdasarkan grafik pada gambar 16.1 (Lampiran 16), nilai keteguhan

tekan untuk semua sampel berkisar antara 45 gr/cm2 – 72 gr/cm2.

Berdasarkan grafik tersebut , nilai keteguhan tekan terendah untuk

briket arang arang limbah ketam kayu merbau 85 %, tanah lempung 7,5 %

dan tepung tapioka 7,5 % (P1) sebesar 45 gr/cm2 sedangkan tertinggi pada

campuran limbah ketam kayu merbau 21,25%, sekam padi 21,25%, tongkol

jagung 42,5%, tanah lempung 7,5% dan tepung tapioka 7,5% (P4) sebesar 72

gr/cm2 .

Apabila dibandingkan dengan nilai keteguhan tekan briket arang buatan

Jepang (60 kg/cm2-65 kg/cm2), Amerika (62 kg/cm2), dan Inggris (12,7

kg/cm2) maka hasil analisis kuat tekan pada semua komposisi telah

memenuhi standar briket yang ada 12,7 – 65 gr/m2 kecuali pada sampel P4

dan P6.


56

8. Hasil pengujian pembakaran

Metode pembakaran dikakukan dengan mendidihkan air dalam panci

sebanyak 3000 gram dan mencatat temperatur api dan air setiap 5 menit sampai

air dalam panci mendidih. Setelah mendidih, pengujian dilanjutkan dengan

menimbang briket sisa pembakaran dan menimbang berat air yang telah mendidih.

Berat briket yang digunakan pada pengujian ini 150 gram sedangkan berat panci

aluminium yang digunakan 300 gram.

a. Pembakaran briket pada kompor briket

1) Pembakaran briket untuk sampel P1

Dari hasil pengamatan data yang diperoleh berupa temperatur api

dan temperatur air dari waktu ke waktu untuk sampel P1, pembakaran

briket mencapai temperatur tertinggi 5640C pada menit ke 40 seperti

tertera pada grafik pada gambar 16.2 (Lampiran 16), durasi pembakaran

untuk mendidihkan 3000 gram air dibutuhkan waktu 50 menit.





tertera pada grafik pada gambar 17.1 (Lampiran 17), briket dengan sampel

P2 ini tidak mampu mendidihkan 3000 gram air dan hanya mampu

memanaskan hingga 96 0C. Hal ini disebabkan karena nilai kalornya

rendah dan kandungan volatile matter yang tinggi menyebabkan bahan


57

bakar briket cepat habis.



dan temperatur air dari waktu ke waktu untuk sampel P3, waktu

pembakaran briket mencapai temperatur tertinggi 5920C pada menit ke 50

seperti tertera pada grafik pada gambar 17.2 (Lampiran 17), durasi

pembakaran untuk mendidihkan 3000 gram air dibutuhkan waktu 55

menit.
















58











Dari ketujuh pengujian pembakaran briket pada kompor briket

tersebut diatas, didapatkan temperatur maksimum 5920 C pada sampel P3,

hal ini disebabkan karena sampel P3 mempunyai nilai kalor yang cukup

tinggi mencapai 5947 kkal/kg , waktu pembakaran yang dibutuhkan untuk

mendidihkan 3000 gram air untuk semua sampel selama 50 – 75 menit,

waktu pembakaran berkaitan dengan kandungan volatile matter briket

dimana kandungan volatile matter pada 27,44% – 39,45 %. Pendidihan

tercepat pada sampel P3 disebabkan karena sampel P3 mempunyai nilai

kalor yang tinggi, kadar air dan kadar abu yang relative kecil sehingga

mempunyai temperatur pembakaran yang tinggi.


59

b. Efisiensi pembakaran

Berdasarkan gambar 20.1 (Lampiran 20) terlihat bahwa efisiensi

pembakaran tertinggi pada sampel P3dengan hasil 74,3 % sedangkan

terendah pada sampel P7 dengan hasil 55,74 %. Efisiensi pembakaran pada

sampel P3 lebih tinggi disebabkan karena temperatur pembakaran sampel

tersebut tinggi sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mendidikan air lebih

cepat, jika pendidihan lebih cepat maka bahan bakar yang tersisa akan

semakin banyak atau bahan bakar yang digunakan lebih sedikit.

Efisiensi pembakaran pada penelitian ini hampir sama dengan

penelitian yang dilakukan oleh Hosan (2010) dengan hasil (47,46 % -

88,76%)


60

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Tercapai peningkatan kualitas untuk secara umum untuk semua komposisi

dengan nilai kalor tertinggi 5947 kkal/kg, kadar air terendah 5,02% dan

kadar abu terendah 5,96 %.

2. Sifat-sifat briket arang yang dihasilkan dari campuran limbah ketam kayu

merbau, sekam padi dan tongkol jagung berupa kadar air rata-rata adalah (M)

= 5,79%, abu (ash) rata-rata 15,33%, volatile matters (VM) 35,10%, fixed

carbon (FC) 43,79% dan nilai kalor (HHV) 4915 kkal/gr, kerapatan 0,529

gram/cm3, kuat tekan 72 gr/cm2 dan efisiensi pembakaran 74,3 %.

3. Hasil terbaik adalah pada sampel P3 dengan komposisi 85 % tongkol jagung,

7,5 % tanah lempung dan 7,5 % tepung tapioka dengan hasil proksimasi

kadar air 6,86 % dan nilai kalor 5947 kkal/kg sesuai dengan standar briket di

Indonesia.

4. Pengujian pembakaran diperoleh temperatur maksimum 5920 C, waktu yang

dibutuhkan untuk mendidihkan 3000 gram air selama 50 – 75 menit dan

efisiensi termal tertinggi diperoleh 74,30 % pada pembakaran briket P3.


61

B. Saran

Hasil penelitian menunjukkan peningkatan kualitas ditinjau dari kadar air

dan nilai kalor briket yang dihasilkan dan untuk beberapa sampel sesuai dengan

standar briket yang ada. Selanjutnya dapat dikombinasikan hasil terbaik dari

penelitian ini yaitu komposisi P1 dan P3

Pengurangan komposisi tanah lempung dapat dijadikan penelitian lanjutan

untuk meminimalkan kadar abu dan meningkatkan nilai kalor. Penelitian

mengenai uji emisi dan variasi waktu tekan briket pada saat pencetakan juga dapat

dijadikan penelitian lanjutan dimana hasil dari penelitian tersebut dapat

melengkapi informasi tentang kualitas arang briket ini lebih lanjut.


62

DAFTAR PUSTAKA

Arif, E (2010) Briketisasi Limbah Kulit Ubi Kayu Sebagai Bahan Bakar

Alternatif. Laporan Penelitian Fakultas Teknik Univesitas Hasanuddin,

Makassar.

Gandhi B.A., 2010. Pengaruh Variasi Jumlah Campuran Perekat Terhadap

karakteristik Briket Arang Tongkol Jagung. Jurnal Profesional Vol. 8, No.

1, Mei 2010.

Hosan, D. P. & Arif E., (2010) Pemanfaatan Limbah Buah Pinus dan Tongkol

Jagung Sebgai Sumber bahan Bakar Alternatif. Prosiding Seminar

Nasional Ritektra 2010 Universitas Atma Jaya, Jakarta.

Jamilatun S., 2008. Sifat-Sifat Penyalaan dan Pembakaran Briket Biomassa, briket

batu bara dan Arang Kayu. Jurnal Rekaya proses., Vol. 2, no. 2, 2008.

Natsir M., 2007. Mutu Briket Arang Kulit Buah Kakao Dengan Menggunakan

Kanji sebagai Perekat. Jurnal Perennial 3(2) : 55-58.

Patabang., 2012. Karakteristik Termal Briket Arang Sekam Padi Dengan Variasi

Bahan Perekat. Jurnal Mekanikal Vol. 3, No. 2, Juli 2012

Pari G., Teknologi Pembuatan Arang, Briket Arang dan Arang Aktif Serta

Pemanfaatannya. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan.

Kementerian Kehutanan

Saputro D. D., 2009. Karakteristik Pembakaran Briket Arang Tongkol Jagung.

Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 1, No. 1, November 2009.

Sipahutar D., Teknologi Briket Sekam Padi. Balai Pengkajian Teknologi

Pertanian (BPTP) Riau


63

Triono A., 2006. Karakteristik Briket Arang Dari Campuran Serbuk Gergajian

kayu Afrika dan Sengon dengan Penambahan Tempurung Kelapa

(Skripsi). Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan, IPB, 2006.

Untoro, 2010. Peningkatan Kualitas Pembakaran Biomassa Limbah Tongkol

Jagung Sebagai Bahan Bakar Alternatif dengan Proses Pembakaran dan

Pembriketan. Jurnal Rekayasa Proses Vol. 4, No. 1, 2010.

Wahyusi N.K., 2012. Briket Arang Kulit kacang Tanah dengan Proses

karbonisasi. Jurnal Berkala Ilmiah Teknik Kimia Vol. 1, No. 1, April

2012.

Wijayanti S.D., 2009. Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan

Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Jurusan Teknologi Hasil

Hutan, Universitas Sumatra Utara, Medan.

Yudanto A., Pembuatan Briket Bioarang dari Arang Serbuk Gergaji Kayu Jati,

Laporan Penelitian Proses Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Diponegoro, Semarang

Yuniarti, 2011. Briket Arang dari Serbuk Gergajian Kayu Meranti dan Arang

Kayu Galam. Jurnal Riset Industri Hasil Hutan Vol. 3, No. 2, Desember

2011 : 37-42.


64

Lampiran 1

Tabel 1.1 : Hasil analisis kadar air

No Kode Cawan Kosong

(gr) Berat Sampel

(gr)

Cawan+Sampel Stlh Oven

(gr)

Bahan Kering

(%) Air (%)

1 P1 12,5526 1,1372 13,6327 94,98 5,02 2 P2 12,8681 1,0325 13,8496 95,06 4,94 3 P3 12,5993 1,083 13,608 93,14 6,86 4 P4 11,0937 1,2451 12,2608 93,74 6,26 5 P5 12,0373 1,1164 13,0886 94,17 5,83 6 P6 13,8439 1,1495 14,9277 94,28 5,72 7 P7 12,1643 1,0402 13,1434 94,13 5,87

Tabel 1.2 : Hasil analisis kadar abu

No Kode Cawan Kosong

(gr)

Berat Sampel

(gr)

Cawan+Sampel Stlh Tanur (gr) Hasil (%)

1 P1 12,5526 1,1372 12,6204 5,96 2 P2 12,8681 1,0325 13,2278 34,84 3 P3 12,5993 1,083 12,6873 8,13 4 P4 11,0937 1,2451 11,2483 12,42 5 P5 12,0373 1,1164 12,2361 17,81 6 P6 13,8439 1,1495 13,9772 11,60 7 P7 12,1643 1,0402 12,3364 16,54


65

Lampiran 2

Tabel 2.1 : Hasil analisis volatil matters

No Kode

Cawan Kosong

(gr)

Berat Sampel

(gr)

Cawan+Sampel Stlh Tanur

(gr) VM (%)

1 P1 13,1325 1,0156 13,8184 67,54 27,44 2 P2 12,8786 1,0334 13,5489 64,86 30,20 3 P3 12,5594 1,126 13,1915 56,14 37,00 4 P4 11,0001 1,2033 11,6768 56,24 37,50 5 P5 13,1397 1,0941 13,7783 58,37 35,80 6 P6 12,8682 1,0559 13,4593 55,98 38,30 7 P7 11,205 1,0492 11,7787 54,68 39,45

Tabel 2.2 : Hasil analisis fixed karbon

Air (%)

Abu (%)

Volatil Metter (%)

Fixed Carbon (%)

5,02 5,96 27,44 61,57 4,94 34,84 30,20 30,03 6,86 8,13 37,00 48,01 6,26 12,42 37,50 43,82 5,83 17,81 35,80 40,56 5,72 11,60 38,30 44,38 5,87 16,54 39,45 38,13


66

Lampiran 3

Tabel 3.1 : Hasil analisis nilai kalor

No Kode

Berat Sampel

(gr)

Suhu Awal (0C)

Suhu Akhir (0C)

Hasil (Kkal/kg)

1 P1 0,9002 25,78 27,83 5598 2 P2 0,8016 25,74 26,79 3220 3 P3 0,7233 25,45 27,2 5947 4 P4 0,8755 25,97 27,67 4773 5 P5 0,778 26,28 27,75 4644 6 P6 0,9807 26,04 27,98 4862 7 P7 0,8985 26,3 28,26 5362


67

Lampiran 4

Tabel 4.1 : Hasil analisis kerapatan

No Kode Massa (gr) Volume (cm3) Kerapatan (gr/cm3)

1 P1 70 132,2568 0,529273353 2 P2 55 132,2568 0,415857635 3 P3 65 132,2568 0,491468114 4 P4 65 132,2568 0,491468114 5 P5 60 132,2568 0,453662874 6 P6 67 132,2568 0,506590209 7 P7 65 132,2568 0,491468114

Tabel 4.2 : Hasil analisis kuat tekan

No Kode Nilai Kuat Tekan (gr/cm2)


68

1 P1 45 2 P2 59 3 P3 63 4 P4 72 5 P5 61 6 P6 70 7 P7 60

Lampiran 5

Tabel 5.1 Data pengujian pembakaran briket kode sampel P1

No

Waktu Bakar Briket (menit)

Temperatur Api (oC)

Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 245 35 29 3 10 310 43 29 4 15 352 56 29 5 20 432 68 29 6 25 484 77 29 7 30 528 83 29 8 35 547 89 29 9 40 564 93 29 10 45 536 96 29 11 50 498 100 29 2,946 0,06


69

Keterangan massa briket yang terpakai (kg) 0,09 massa uap (kg) 0,162 Cp air (kJ/kg0C) 4,1767 Cp panci (aluminium) (kJ/kg0C) 0,9 Kalor laten uap pada 1000C, hfg (kJ/kg) 2256,487 HHV (kJ/kg) 23437

Lampiran 6


No


Temperatur Api (oC)

Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 284 36 29 3 10 301 39 29 4 15 312 44 29 5 20 364 52 29 6 25 387 58 29 7 30 408 66 29 8 35 420 71 29 9 40 408 75 29

10 45 387 82 29 11 50 362 94 29


70

12 55 324 96 29 13 60 295 96 29 2,97 0,03


Lampiran 7


No


Temperatur Api (oC)

Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 267 37 29 3 10 324 45 29 4 15 395 53 29 5 20 421 56 29 6 25 443 59 29 7 30 517 68 29 8 35 538 71 29 9 40 572 82 29

10 45 587 94 29


71

11 50 592 96 29 12 55 564 100 29 2,939 0,07


Lampiran 8


No


Temperatur Api (oC)

Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 299 35 29 3 10 341 39 29 4 15 407 46 29 5 20 421 49 29 6 25 447 52 29 7 30 495 58 29 8 35 503 66 29 9 40 499 75 29


72

10 45 481 83 29 11 50 463 89 29 12 55 432 94 29 13 60 407 98 29 14 65 388 100 29 2,955 0,04


Lampiran 9


No


Temperatur Briket (oC)

Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 262 34 29 3 10 287 36 29 4 15 318 39 29 5 20 357 43 29 6 25 401 48 29 7 30 425 54 29 8 35 461 58 29 9 40 478 63 29

10 45 487 70 29


73

11 50 469 77 29 12 55 442 83 29 13 60 386 92 29 14 65 358 97 29 15 70 342 99 29 16 75 327 100 29 2,97 0,04


Lampiran 10 Tabel 10.1 Data pengujian pembakaran briket kode sampel P6

No



Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 283 32 29 3 10 348 37 29 4 15 385 45 29 5 20 407 48 29 6 25 435 53 29 7 30 487 59 29 8 35 511 64 29 9 40 528 68 29


74

10 45 504 71 29 11 50 489 82 29 12 55 457 94 29 13 60 428 96 29 14 65 397 100 29 2,941 0,04


Lampiran 11


No



Suhu Air (oC)

Temperatur Ruangan

(oC)

Massa Air (Kg)

Massa Briket (Kg)

1 0 50 27 29 3 0,15 2 5 352 35 29 3 10 409 45 29 4 15 451 48 29 5 20 487 53 29 6 25 503 56 29


75

7 30 524 59 29 8 35 556 64 29 9 40 560 68 29

10 45 540 71 29 11 50 545 82 29 12 55 548 94 29 13 60 532 96 29 14 65 498 100 29 2,953 0,04


Lampiran 12

Tabel 12.1 : Efisiensi pembakaran

Kode sampel P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

ma(Kg) 3 3 3 3 3 3 3

mp(Kg) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

mu(Kg) 0.162 0.09 0.183 0.135 0.09 0.177 0.141

Cp air (kJ/kg 0C) 4.18 4.18 4.18 4.18 4.18 4.18 4.18

C� al (kJ/kg 0C) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9


76

Ta(0C) 100 96 100 100 100 100 100

Tb (0C) 27 27 27 27 27 27 27

Tc(0C) 564 420 592 503 487 528 560

briket terpakai (Kg) 0.09 0.12 0.08 0.11 0.11 0.11 0.11

HHV(kJ/kg) 23437 13481 24898 19983 19443 20356 22449

η (%) 67.56 72.54 74.30 61.31 61.22 64.72 55.74

η rata-rata(%) 65.34

Lampiran 13

(SJ) = 6-8%, (SI) = 3,6%, (SA) = 6,2%, (SNI) = 8%


77

Gambar 13.1 : Grafik nilai kadar air setiap komposisi

(SJ) = 3-6%, (SI) = 5,9%, (SA) = 8,3%, (SNI) = 8%

Gambar 13.2 : Grafik nilai kadar abu setiap komposisi

Lampiran 14

(SJ) = 15-30%, (SI) = 16,4%, (SA) = 19-28%, (SNI) = 15%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

5,02 4,94

6,866,26

5,83 5,72 5,87

Kad

ar A

ir (%

)

Komposisi

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

5,96

34,84

8,13

12,42

17,81

11,60

16,54

Kad

ar A

bu(%

)

Komposisi


78

Gambar 14.1 : Grafik nilai volatil matter tiap komposisi

(SJ) = 60-80%, (SI) = 75,3%, (SA) = 60%, (SNI) = 77%

Gambar 14.2 : Grafik nilai fixed karbon tiap komposisi

Lampiran 15

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

27,4430,20

37,00 37,50 35,8038,30 39,45

Vol

atil

Mat

ter

(%)

Komposisi

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

61,57

30,03

48,0143,82

40,5644,38

38,13

Fixe

d K

arbo

n (%

)

Komposisi


79

(SJ) = 6000-7000 kkal/kg, (SI) = 7289 kkal/kg,

(SA) = 6230kkal/kg, (SNI) = 5000 kkal/kg

Gambar 15.1 : Grafik nilai kalor tiap komposisi

(SJ) = 1,0-1,2 gr/cm3, (SI) = 0,46 gr/cm3, (SA) = 1 gr/cm3

Gambar 15.2 : Grafik nilai kerapatan tiap komposisi

Lampiran 16

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

5598

3220

5947

4773 4644 48625362

Nil

ai k

alor

(Kka

l/K

g)

Komposisi

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

0,53

0,42

0,49 0,490,45

0,51 0,49

Ker

apat

an (g

r/cm

3)

Komposisi


80

(SJ) = 60-65 gr/cm2, (SI) = 12,7 gr/cm2, (SA) = 62 gr/cm2

Gambar 16.1 : Grafik nilai keteguhan tekan tiap komposisi

Gambar 16.2 : Grafik temperatur briket dan waktu pembakaran Sampel P1 dengan massa briket 150 gram

Lampiran 17

0

10

20

30

40

50

60

70

80

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

45

5963

72

61

70

60

Ket

eguh

an T

ekan

(gr/

cm2)

Komposisi

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Tem

pera

tur

(0C

)

Waktu pembakaran (menit)

Temperatur api Temperatur air


81



Lampiran 18

050

100150

200250300350400450

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Tem

pera

tur

(0C

)



0

100

200

300

400

500

600

700

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Tem

pera

tur

(0C

)




82



Lampiran 19

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Tem

pera

tur

(0C

)



0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Tem

pera

tur

(0C

)




83



Lampiran 20

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Tem

pera

tur

(0C

)



0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Tem

pera

tur

(0C

)




84

Gambar 20.1 : Grafik efisiensi pembakaran tiap komposisi

Lampiran 21

0

10

20

30

40

50

60

70

80

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7

67,5672,54 74,3

61,31 61,2264,72

55,74Ef

isie

nsi (

%)

Komposisi


85

Gambar 21.1 : Grafik perbandingan kadar air dengan penelitian sebelumnya untuk bahan sejenis

Gambar 21.2 : Grafik perbandingan kadar abu dengan penelitian sebelumnya untuk bahan sejenis

Lampiran 22

0

2

4

6

8

10

P1 P2 P3

5,02 4,94

6,867,73

9,12

7,27K

adar

air

(%)

Komposisi

Mahadir (2013) Jamilatun (2008)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

P1 P2 P3

5,96

34,84

8,137,90

36,34

17,51

Kad

ar a

bu (%

)

Komposisi

Mahadir (2013) Patabang (2012)


86

Gambar 22.1 : Grafik perbandingan volatil metter dengan penelitian sebelumnya untuk bahan sejenis

Gambar 22.2 : Grafik perbandingan fixed karbon dengan penelitian sebelumnya untuk bahan sejenis

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

P1 P2 P3

27,44 30,237

89,88

78,7985,57

Vol

atil

met

ter

(%)

Komposisi


0

10

20

30

40

50

60

70

P1 P2 P3

61,57

30,03

48,01

66,56

14,41

34,74

Fixe

d ka

rbon

(%)

KomposisiMahadir (2013) Patabang (2012)


87

Lampiran 23

Gambar 23.1 : Grafik perbandingan nilai kalor dengan penelitian sebelumnya untuk bahan sejenis

Lampiran 24

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

P1 P2 P3

5598

3220

59475479

3037

5351

Nil

ai K

alor

(kka

l/kg

)

Komposisi



88

Dokumentasi pembuatan briket arang limbah ketam kayu merbau, sekam padi dan tongkol jagung dalam bentuk sarang tawon

Limbah ketam kayu merbau

Sekam padi Tongkol jagung

Drum pengarangan Proses pembakaran Proses karbonisasi

Saringan arang (ukuran mesh)

Pencampuran arang Pencetakan

Alat cetak Hasil cetakan Briket hasil penelitian

Lampiran 25


89

Dokumentasi pengujian proksimasi dan nilai kalor

Alat uji proximasi dan nilai kalor pada Laboratorium Nutrisi dan Makanan Ternak Universitas Hasanuddin Makassar

Lampiran 26


90

Dokumentasi Pengujian Sifat Fisik Briket

Alat uji kekerasan BPPIH Makassar Tipe Alat yang digunakan

Proses pengujian kekerasan briket Hasil pengujian briket

Lampiran 27


91

Dokumentasi Pengujian Pembakaran briket

Termokopel Kompor briket

Uji pembakaran pada kompor Pencatatan temperatur api dan air

Uji pembakaran briket Uji pembakaran briket


Documents

UJIAN AKHIR PENINGKATAN KUALITAS BRIKET ARANG …