Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian dan Laboratorium MIPA Universitas Sumatera Utara pada bulan Oktober 2014.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang kelapa sawit, sludge limbah kelapa sawit, tepung kanji, air sebagai campuran bahan perekat.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tungku pengarangan yang digunakan sebagai tempat pengarangan cangkang kelapa sawit, sekop kecil yang digunakan untuk memasukkan cangkang kelapa sawit kedalam tungku pengarangan, lumpang dan alu yang digunakan sebagai alat menumbuk bioarang, ember dan baskom yang digunakan sebagai tempat pengadukan adonan bioarang, gelas ukur yang digunakan untuk mengukur banyaknya air yang dibutuhkan untuk membuat larutan kanji, kayu pengaduk yang digunakan sebagai alat untuk adonan bioarang agar campuran merata, timbangan yang digunakan sebagai alat untuk mengukur berat bioarang yang akan dicetak, cetakan briket yang digunakan sebagai tempat untuk mencetak sampel briket, oven yang digunakan sebagai alat untuk mengeringkan bioarang yang telah dicetak, bom calorimeter yang digunakan sebagai alat untuk mengukur nilai kalori dari briket yang dihasilkan.
Alat tulis yang digunakan sebagai perlengkapan dalam penelitian, shave seckher yang digunakan untuk mengayak biorang yang telah ditumbuk.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) non faktorial. Perlakuan dilakukan dengan mengkombinasikan jenis bahan pembuat briket cangkang kelapa sawit dan sludge limbah kelapa sawit dengan komposisi tertentu yang bertujuan untuk mengamati pengaruh kombinasi komposisi bahan terhadap mutu yang dihasilkan. Perpaduan kedua komposisi bahan briket diasumsikan memiliki massa yang sama yaitu 100 gram setiap perlakuan. Pembuatan briket ini dibedakan menjadi 6 kombinasi bahan baku, yaitu :
P1. 100 % cangkang kelapa sawit
P2. 50 % cangkang kelapa sawit, 50 % sludge limbah kelapa sawit P3. 40 % cangkang kelapa sawit, 60 % sludge limbah kelapa sawit P4. 30 % cangkang kelapa sawit, 70 % sludge limbah kelapa sawit P5. 20 % cangkang kelapa sawit, 80 % sludge limbah kelapa sawit P6. 100 % sludge limbah kelapa sawit
Tabel 3. Perlakuan komposisi antara cangkang kelapa sawit dan sludge limbah kelapa sawit
Perlakuan Komposisi
Cangkang Sawit ( % ) Sludge Limbah Sawit ( %) P1 100 % 0 % P2 50 % 50 % P3 40 % 60 % P4 30 % 70 % P5 20 % 80 % P6 0 % 100 %
Percobaan ini dilakukan dalam 3 kali ulangan yang diperoleh dari : T c (n – 1) > 15
6 (n – 1 ) >15 6n > 24
n> 2, 67
n – 3 kali ulangan
1. Persiapan Bahan Baku
Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan bahan bahan yang akan digunakan dalam percobaan sehingga mempunyai bentuk yang seragam dan dapat dengan mudah digunakan dalam tahap selanjutnya.
Adapun tahap persiapan bahan yaitu cangkang kelapa sawit dibersihkan dari kotoran hal ini bertujuan agar proses pengarangan dapat berlangsung sempurna dan tidak terganggu dengan kotoran yang ada. Begitu juga dengan sludge limbah kelapa sawit dibersihkan dari kotoran dengan cara mengering - anginkan limbah kelapa sawit terlebih dahulu sebelum digunakan.
Prosedur Penelitian
- Cangkang kelapa sawit dan sludge limbah kelapa sawit dibersihkan dari kotoran yang terikut, kemudian dilakukan pengeringan dibawah sinar matahari.
- Bahan cangkang kelapa sawit dimasukkan dalam tungku pengarangan lalu bahan di sulut dengan api, sesudah menjadi arang bahan dikeluarkan dari tungku pengarangan.
- Bioarang hasil pengarangan ditumbuk hingga menjadi tepung arang dan sludge limbah kelapa sawit dikering udarakan sehingga benar benar kering.
- Cangkang kelapa sawit yang ditumbuk tersebut kemudian diayak untuk mendapatkan ukuran material yang seragam dalam penelitian ini, untuk ukuran material cangkang kelapa sawit adalah 20 mesh.
- Sludge limbah kelapa sawit yang padat dihaluskan kembali.
- Kemudian disiapkan campuran perekat (kanji) yang di larutkan dalam air dengan perbandingan 1: 10, kemudian dipanaskan.
- Adonan tepung kanji yang telah jadi perekat, kemudian dicampurkan dengan tepung dari hasil pengayakan sehingga menjadi adonan yang lengket, selanjutnya adonan diaduk agar semua bahan tercampur merata
- Hasil adonan tepung kanji di timbang 20 % setiap perlakuan.
- Hasil adonan briket dimasukkan ke cetakan briket tipe press
- Kemudian briket dikeluarkan dari cetakan dan dilakukan pengeringan dengan oven pada suhu 600 C selama lebih berkurang 24 jam, briket yang dihasilkan diuji parameternya yaitukualitas nilai kalor, kadar air, densitas dan kadar abu.
Persiapan Alat
Sebelum penelitian ini dilaksanakan, terlebih dahulu dilakukan persiapan untuk penelitian yaitu merancang bentuk dan ukuran alat pencetak briket, mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian serta menyediakan dongkrak yang akan di gunakan pada alat pencetak briket. Adapun langkah pembuatan alat pencetak briket adalah :
1. Dirancang bentuk alat pencetak briket
2. Digambar serta ditentukan ukuran alat pencetak briket
3. Dipilih bahan yang akan digunakan untuk membuat alat pencetak briket 4. Dilakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai
dengan ukuran yang telah ditentukan pada gambar alat 5. Dipotong bahan sesuai dengan ukuran yang telah di tentukan
6. Dibubut dan dikikir plat cetakan sesuai dengan bentuk yang digunakan 7. Dipasang tuas pengukit pada alat cetakan
8. Dibentuk plat penekanan sesuai dengan bentuk cetakan
9. Dipasang besi berdiameter 5 cm di setiap sudut plat penekanan yang bertumpu pada cetakan
10.Dilakukan perangkaian plat cetakan, pegas dengan kerangka alat
11.Dilakukan pengelasan untuk menyambung setiap bahan yang telah dirangkai
12.Digerinda permukaan yang telah terlihat kasar karena bekas pengalasan 13.Dilakukan pengecetan guna memperpanjang umur pemakaian alat dan
menambah daya tarik alat pencetak briket
14.Dipasang dongkrak plat penekanan sebagai sumber tenaga untuk menekan bahan
Penelitian Utama
Parameter yang diamati
Adapun parameter yang diuji adalah sebagai berikut : 1. Kualitas nilai kalor
Pengukuran kualitas nilai kalor untuk setiap perlakuan pada setiap kali ulangan. Kualitas nilai kalor dapat diukur dengan menggunakan alat bomb calorimeter (kal/gr).
Cara pengujian kualitas nilai kalor pada biobriket arang cangkang kelapa sawit dan limbah kelapa sawit sludge adalah sebagai berikut :
- Ditimbang bahan bakar sebanyak 0,15 gram dan diletakan dalam cawan platina.
- Dipasang kawat penyala pada tangkai penyala
- Cawan platina ditempatkan pada ujung tangkai penyala
- Tabung di tutup dengan kuat
- Dimasukkan oksigen dengan takanan 30 bar
- Tabung bomb ditempatkan dalam calorimeter - Kalorimeter ditutup dengan penutupnya
- Pengaduk air pendingin dihidupkan selama 5 menit
- Dicatat temperatur yang tertera pada termometer
- Penyalaan di lakukan dan dibiarkan selama 5 menit
- Dicatat kenaikan suhu pada termometer
- Dihitung nilai kalor dengan rumus :
HHV = (T2 – T1 – 0,05 ) x Cv...( 1 ) Dimana :
T1 = Temperatur sebelum pengeboman (o C ) T2 = Temperatur setelah pengeboman (o C ) 1 Joule = 0,239 kal
HHV = Kualitas nilai kalor (kal/gr)
Panas jenis bom calorimeter = 73529, 6 (joule /kgo C ) Kenaikan temperatur kawat penyala = 0,05 oC
2. Kadar air
Penentuan kadar air di lakukan untuk setiap perlakuan pada setiap kali ulangan. Kadar air dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
Dimana,
G0 = berat contoh sebelum dikeringkan ( gr)
G1 = berat contoh setelah dikeringkan (gr)
3. Densitas ( kerapatan partikel )
Kerapatan umumnya dinyatakan dalam perbandingan berat dan volume , yaitu dengan cara menimbang briket dan mengukur volume. Kerapatan briket dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Kerapatan = G/V...( 3 ) Dimana, K : Kerapatan ( gr/ cm3 ) G : Bobot briket ( gr ) V : Volume ( cm3 ) 4. Kadar abu
Penentuan kadar abu dilakukan untuk setiap perlakuan pada setiap kali ulangan. Contoh uji diletakkan 5 gr bahan ke dalam cawan kemudian dimasukkan kedalam tungku pengabuan dan dibakar secara perlahan selama 4 jam sampai suhu pembakaran akhir 580 – 6000 C sehingga semua karbon hilang, dinginkan cawan beserta isinya kedalam desikator kemudian ditimbang untuk mendapatkan kadar abu. Besar kadar abu dihitung dengan rumus :
Kadar abu (%) = ...( 4 )
Model Rancangan Penelitian
Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) non-faktorial dengan model sebagai berikut :
Yij = µ + Ti + Σij =1,2,...t...( 5 ) Dimana :
Yij = Respon atau nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j µ = Nilai tengah umum
Ti = Pengaruh perlakuan ke-i
