I. PENDAHULUAN
7. Nilai Kalor
4.3 Arang Briket Hasil Penelitian
52
Hal ini dikarenakan dalam pembakaran diperlukan udara, jika kerapatan terlalu tinggi maka udara akan sulit masuk ke celah-celah dalam briket sehingga pembakaran tidak akan berlangsung sempurna.
Nilai kalor juga dipengaruhi oleh kadar abu yang terkandung dalam briket. Kadar abu yang tinggi juga berarti kandungan silika pada bahan tinggi. Silika dapat menurunkan atau mengurangi nilai kalorbakar briket arang (Hendra dan Winarni, 2003). Briket dengan konsentrasi SBE yang tinggi mengandung banyak silika, sehingga menyulitkan dalam pembakaran. Briket dengan kadar air yang tinggi juga menurunkan nilai kalor briket karena semakin tinggi kadar air dalam bahan semakin banyak energi yang harus dilepaskan untuk menguapkan air dalam bahan.
`
4.3 Arang Briket Hasil Penelitian
Ada tujuh parameter yang menentukan mutu briket yaitu kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon terikat, kerapatan, keteguhan tekan, dan nilai kalor. Pemilihan parameter yang penting dari ketujuh parameter mutu tersebut mengacu kepada aplikasi briket. Jika diaplikasikan untuk kebutuhan rumah tangga maka briket harus memiliki kadar abu dan kadar zat mudah menguap seminimal mungkin. Jika digunakan sebagai penghangat pada peternakan ayam diperlukan briket dengan kadar karbon terikat yang tinggi, sehingga waktu pembakarannya lebih lama.
Berdasarkan parameter mutu yang dihasilkan briket yang dihasilkan, briket ini sesuai untuk alternatif bahan bakar industri. Hal ini dikarenakan karena biayanya ekonomis, namun dapat menghasikan nilai kalor lebih baik daripada kayu sekitar 4765 kal/gram dan cukup bersaing dengan nilai kalor batubara sekitar 7280 kal/gram (Lampiran 1). Tingginya nilai kalor briket ini dipengaruhi oleh kadar karbon terikat pada bahan. Briket ini memiliki kadar abu dan kadar mudah menguap yang tinggi sehingga tidak sesuai untuk aplikasi rumah tangga. Selain itu kelebihan briket ini adalah pemanfaatan SBE yang selama ini menjadi masalah lingkungan .
53
Briket terbaik dari 9 kombinasi perlakuan ini adalah briket dengan kosentrasi perekat 2% dengan arang TKS 75% (A1B3). Briket kombinasi terbaik ini memiliki kadar zat mudah menguap dan kadar abu yang dihasilkan paling rendah sebesar 18,023% dan 20,100%. Selain itu, kadar karbon terikat yang dihasilkan paling tinggi sebesar 61,879% dengan nilai kalor yang tinggi sebesar 6440 kal/gram. Briket kombinasi terbaik ini juga memiliki keteguhan tekan kedua terbaik dari 9 kombinasi yaitu sekitar 28,846 gram/cm3. Keteguhan tekan yang tinggi ini menguntungkan dari segi penyimpanan dan distribusi.
Tabel 13. Perbandingan mutu briket kombinasi terbaik dengan briket buatan Jepang,dan Inggris serta briket komersial
Parameter Briket Kombinasi Terbaik * Briket Komersial * Briket Jepang Briket Inggris
Kadar Air (%) 4,668 9,210 Maks 6 Maks 4
Kadar Zat Mudah
Menguap (%) 18,021 40,728 Maks 30 Maks 19 Kadar Abu (%) 20,100 8,147 Maks 6 Maks 9 Kadar Karbon
Terikat (%) 61,879 51,125 Min 60 Min 75
Kerapatan (g/cm2) 1,135 1,318 - Min 1 Keteguhan Tekan (g/cm3) 28,849 - - Min 13 Nilai Kalor (kal/gram) 6528 5114 Min 6000 Min 7300 * Pengujian mutu briket dilakukan dengan dua kali ulangan
Pada Tabel 13 terlihat perbandingan parameter mutu briket kombinasi terbaik (perekat 2% dan arang TKS 75%) dengan pembanding briket arang buatan Jepang, Inggris dan briket komersial. Briket komersial yang dipilih pada penelitian ini diperoleh dari swalayan dan terbuat dari arang kayu (Lampiran 4). Briket kombinasi terbaik memiliki kadar air dan kadar zat mudah menguap lebih baik daripada briket komersial dan briket ini masih memenuhi mutu briket arang buatan Jepang dan Inggris. Kadar abu yang
54
dihasilkan briket ini lebih tinggi jika dibandingkan dengan tiga briket pembanding. Kadar karbon terikat briket hasil penelitian ini memiliki kadar karbon terikat paling tinggi dibandingkan dengan 9 kombinasi lainnya. Kadar karbon terikat ini lebih baik daripada briket komersial dan memenuhi mutu briket Jepang. Namun kadar karbon terikat briket ini tidak memenuhi mutu briket buatan Inggris. Kerapatan dan keteguhan tekan briket hasil penelitian ini juga masih memenuhi mutu briket Inggris. Namun pada kerapatan, briket komersial memiliki kadar kerapatan yang tinggi. Nilai kalor briket ini masih jauh jika dibandingkan dengan briket buatan Inggris namun lebih unggul daripada briket komersial.
4.4 Uji Aplikasi Mendidihkan Air
Dalam uji pembakaran ini dilihat aplikasi briket ini sebagai bahan bakar. Dalam skala laboratorium ini dilakukan pengujian briket untuk mendidihkan air. Kemudian diamati berapa banyak volume air yang dapat didihkan oleh briket yang digunakan. Dalam uji aplikasi mendidihkan air ini diambil beberapa pembanding yaitu briket arang TKS 100%, briket SBE 100% dengan perekat 2%, dan briket komersial (Tabel 14). Selain itu, dilakukan analisis terhadap parameter kualitas briket seperti kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon terikat, kerapatan, keteguhan tekan, dan nilai kalor (Lampiran 4).
Tabel 14. Parameter mutu briket pada uji mendidihkan air*
Briket Parameter Briket 100% TKS Briket Hasil Penelitian Briket 100% SBE Briket Komersial Kadar air (%) 4,573 4,668 3,387 9,21
Kadar zat mudah
menguap (%) 14,848 18,021 32,248 40,728 Kadar Abu (%) 5,445 20,100 66,648 8,147 Kadar karbon terikat (%) 79,707 61,879 1,067 51,125 Kerapatan (gr/cm3) 0,865 1,135 1,419 0,690 Keteguhan tekan (kg/cm2) 20,471 28,849 8,335 -
55
Nilai Kalor (kal/gram) 6156 6528 6354 5114
Briket Hasil Penelitian : briket kombinasi terbaik (perekat 2% dan arang TKS 75%).
*Pengujian mutu briket dilakukan dengan dua kali ulangan.
Data Tabel 14 terlihat briket hasil penelitian ini memiliki keunggulan jika dibandingkan briket 100% SBE karena memiliki kadar abu dan kadar zat mudah menguap yang lebih rendah serta memiliki kadar karbon terikat, keteguhan tekan, dan nilai kalor yang lebih tinggi. Briket hasil penelitian ini juga lebih unggul daripada briket komersial dari semua parameter mutu. Jika dibandingkan dengan briket 100% TKS, briket hasil penelitian ini juga memiliki kelebihan karena memiliki kerapatan, keteguhan tekan dan nilai kalor yang lebih tinggi. Hal ini menunjukkan campuran arang TKS memberikan pengaruh yang positif terhadap peningkatan mutu briket.
Selain analisis sifat fisik kimia briket, ada beberapa parameter kualitas pembakaran yang diamati dalam uji aplikasi briket ini. Adapun parameter tersebut adalah waktu menyala, laju pembakaran, volume air yang dapat didihkan, laju mendidihkan air, serta warna nyala api, asap dan bau yang dihasilkan (Lampiran 12). Dengan massa briket 255 gram, briket hasil penelitian ini dapat menyala selama 148 menit, dengan laju pembakaran 1,18 gram/menit. Selain itu, volume air yang dapat didihkan adalah 3 liter dengan laju mendidihkan 25,086 menit/liter. Selain itu, warna menyalanya seperti nyala lilin dan merah bara, namun asap dan bau yang dihasillkan lebih banyak daripada briket 100% TKS.
Briket 100% TKS dapat menyala selama 200,03 menit (dengan massa 260 gram), briket hasil penelitian (75% TKS) dapat menyala selama 148 menit (dengan massa 255 gram), namun briket 100% SBE hanya dapat menyala selama 20,03 menit (dengan massa 256 gram). Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi arang TKS maka dapat meningkatkan kemampuan briket untuk mempertahankan nyala api. Semakin lama waktu menyala, maka semakin banyak juga air yang dapat didihkan. Hal ini terlihat pada Lampiran 12, briket 100% TKS dapat mendidihkan air sebanyak 4 liter, sedangkan briket hasil penelitian (75%
56
TKS) dapat mendidihkan 3 liter air, dan briket 100% SBE hanya dapat mendidihkan satu liter air.
Laju pembakaran menggambarkan berkurangnya bobot briket per menit selama pembakaran. Pengurangan bobot semakin cepat memberikan laju pembakaran yang besar. Semakin besar laju pembakaran maka waktu menyala briket menjadi semakin cepat. Porositas briket yang dihasilkan berpengaruh terhadap efisiensi pembakaran sebagai bahan bakar. Briket yang terlalu padat akan sulit terbakar, sedangkan briket yang kurang padat (porositas yang sangat tinggi) dapat mengakibatkan terurainya briket pada saat pembakaran (ditunjukkan oleh percikan bara dan mengakibatkan menimbulkan kesan tidak bersih) meskipun laju pembakaranya cepat (Abdullah et al., 1998). Dari Lampiran 12 terlihat bahwa kecenderungan laju pembakaran yang semakin meningkat dengan semakin banyaknya SBE yang diberikan. Ini menunjukkan bahwa residu CPO juga memberikan pengaruh dalam laju pembakaran karena nilai kalor yang dimiliki juga tinggi. Dengan tingginya laju pembakaran briket maka semakin banyak pula volume air yang dapat didihkan.
Terlihat juga bahwa laju mendidihkan air briket 100% SBE hampir 3 kali lebih cepat daripada laju mendidihkan air briket 100% TKS. Briket 100% TKS membutuhkan 38,85 menit untuk mendidihkan satu liter air sedangkan pada briket 100% SBE memerlukan 13,4 menit untuk mendidihkan satu liter air. Namun dengan adanya penambahan arang TKS sebanyak 75% (briket hasil penelitian), ternyata laju mendidihkan airnya lebih cepat daripada briket 100% TKS sekitar 75,26 menit/liter.
Warna menyala briket arang umumnya adalah seperti merah ‘bara’ hal ini sama juga terjadi pada briket 100% TKS. Namun briket 100% SBE nyala apinya sepeti lilin sehingga ketika residu CPO dalam briket terpakai dalam pembakaran, maka pembakaran juga berhenti. Dengan kombinasi arang pada briket hasil penelitian, nyala api yang dihasilkan masih seperti lilin namun masih memiliki bara, sehingga walaupun residu CPO dalam SBE berhenti menyala (nyala api seperti lilin mati), namun bara api yang berasal dari arang masih mempertahankan nyala api.
57
Gambar 17. Uji pembakaran briket 100% TKS, briket hasil penelitian, dan briket 100% SBE (dari kiri ke kanan)
Pembakaran biomassa akan mengubah bahan anorganik menjadi abu. Selama pembakaran, oksigen berkombinasi dengan karbon membentuk karbondioksida, air dan energi panas. Selama tahap pertama proses pembakaran, air yang terkandung dalam bahan diuapkan, dan kemudian bahan volatil dikeluarkan dan terbakar. Selanjutnya, biomassa padat diubah menjadi volatil dan arang padat. Tahap akhir pembakaran adalah oksidasi arang. Inilah yang menyebabkan timbulnya asap dan bau pada pembakaran briket. Semakin tinggi kadar air dan kadar zat mudah menguap pada briket maka semakin banyak pula asap yang dihasilkan dan semakin bau pula asap yang dihasilkan. Kadar zat mudah menguap pada briket dengan campuran SBE ini sangat dipengaruhi oleh residu CPO yang terkandung, semakin banyak residu CPO ynag tersimpan maka semakin banyak pula ikatan-ikatan yang diputuskan dalam pembakaran sehingga membentuk
monomer-
58
monomer gas. Briket dengan penambahan arang TKS, asap dan bau yang dihasilkan lebih sedikit daripada briket tanpa penambahan arang.
Jika dibandingkan dengan briket komersial dapat dilihat bahwa briket hasil penelitian memiliki keunggulan karena memiliki laju mendidihkan air yang lebih cepat yaitu 25,086 menit per liter. Namun asap dan bau yang dihasilkan briket hasil penelitian ini tidak jauh berbeda dengan asap dan bau pembakaran briket komersial. Briket hasil penelitian ini memiliki waktu menyala yang lebih singkat jika dibandingkan dengan briket komersial sehingga air yang dapat didihkan lebih sedikit jika dibandingkan dengan briket komersial. Jika dibandingkan dengan briket SBE, briket hasil penelitian lebih unggul dari segi waktu menyala, laju pembakaran briket, volume air yang dapat didihkan, warna nyala api, asap dan bau yang dihasilkan. Jika dibandingkan dengan briket 100% TKS, briket ini lebih unggul karena memiliki laju mendidihkan air yang lebih cepat, tetapi memiliki asap dan bau yang lebih banyak sehingga aplikasi briket ini diarahkan sebagai bahan bakar industri.
59
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa spent bleaching earth dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku briket. Sampel spent belaching earth masih mengandung residu CPO sebesar 26,325% b/b bobot sampel yang masih berpotensial untuk dimanfaatkan. Namun spent bleaching earth saja memiliki kekurangan jika digunakan sebagai bahan baku utama briket sehingga diperlukan bahan campuran pendukung untuk meningkatkan mutu briket seperti arang tempurung kelapa sawit. Mutu briket ini masih kurang baik sebagai bahan bakar rumah tangga karena memiliki kadar abu dan kadar zat mudah menguap yang tinggi sehingga lebih sesuai sebagai bahan bakar alternatif pada industri
Berdasarkan hasil analisa keragaman terlihat bahwa peningkatan konsentrasi perekat berpengaruh nyata meningkatkan kadar zat mudah menguap tetapi menurunkan kadar karbon terikat. Peningkatan konsentrasi arang tempurung kelapa sawit berpengaruh nyata meningkatkan kadar air dan keteguhan tekan namun menurunkan kadar zat mudah menguap dan kadar abu. Selain itu, interaksi kedua faktor ini juga mempegaruhi kadar air briket yang dihasilkan.
Briket hasil penelitian dengan mutu terbaik adalah briket dengan konsentrasi perekat 2% dan konsentrasi arang tempurung kelapa sawit 75%. Hal ini dikarenakan kadar zat mudah menguap dan kadar abu yang dihasilkan paling rendah sebesar 18,023% b/b dan 20,1% b/b. Selain itu, kadar karbon terikat yang dihasilkan paling tinggi sebesar 61,879% b/b dengan nilai kalor yang tinggi sebesar 6528 kal/gram. Selain itu berdasarkan uji aplikasi briket dengan mendidihkan air, briket dengan kombinasi terbaik ini memiliki waktu menyala yang lebih lama serta laju mendidihkan air lebih baik jika dibandingkan dari briket pembandingnya. Dengan massa 255 gram, briket kombinasi terbaik ini dapat mendidihkan tiga liter air selam 75,26 menit dan dapat menyala selama 148 menit.
60