TINJAUAN PUSTAKA
2.5 BIOARANG DAN BRIKET 1 Bioarang
Bioarang merupakan arang (salah satu jenis bahan bakar) yang dibuat dari aneka macam bahan hayati atau biomassa, misalnya kayu, ranting, daun- daunan, rumput, jerami, kertas maupun limbah pertanian lainnya yang dapat dikarbonisasi.Bioarang ini dapat diolah menjadi briket [8].
Arangmerupakan bahan padathasil dari pengarangan bahan yangmengandung karbon dan berpori. Sebagian besar pori-poriarang masih tertutup oleh hidrokarbon, tar, dansenyawa organik lain yang komponennyaterdiri dari karbon tertambat (fixed carbon),abu, air, nitrogen dan sulfur [13].
2.5.2 Briket
Briket adalah gumpalan-gumpalan atau batangan-batangan arang yang terbuat dari bioarang (bahan lunak). Bahan bakar ini dapat dimanfaatkan dengan teknologi yang sederhana dengan panas (nyala api) yang dihasilkan cukup besar, lama, dan aman.Briket merupakan bahan bakar alternatif yang cukup berkualitas [2].
Briket merupakan suatu padatan yang dihasilkan melalui proses pemampatan danpemberian tekanan, yang jika dibakar akanmenghasilkan sedikit asap. Briket diolah dengansistem pengepresan dengan pemberian tekanan dan menggunakan bahanperekat, sehingga berbentuk briket yangdapat digunakan untuk keperluan sehari-hari [9].
Biaya penggunaan yang sangat murah merupakan salah satu keuntungan yang diperoleh dari penggunaan briket.Alat yang digunakan untuk pembuatan briket sangat sederhana dan bahan bakunya juga sangat murah, bahkan tidak perlu membeli karena pada umumnya berasal dari sampah yang sudah tidak berguna lagi. Bahan baku untuk pembuatan arang umumnya telah tersedia disekitar kita. Briket dalam penggunaanya menggunakan tungku yang relatif kecil dibandingkan dengan tungku yang lainnya [2].
Beberapa tipe/bentuk briket yang umum dikenal, antara lain : bantal
(oval), silinder (cylinder), dan lain-lain. Adapun keuntungan dari bentuk briket yang dicetak yaitu sebagai berikut :
1. Ukuran dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
2. Untuk memudahkan pembakaran porositasnya dapat diatur. 3. Mudah dibakar sebagai bahan bakar [16].
Gambar 2.3 Briket
Umumnya bahan bakar briket memiliki parameter energi yang cukup baik, densitas dan nilai kalor yang lebih tinggi serta kandungan air yang lebih rendah bila dibandingkan biomassa yang belum diolah.Briket dapat dibuat dari campuran bahan yang berbeda dari limbah pertanian atau biomassa [16].
Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat briket arang adalah berat jenis bahan bakar atau berat jenis serbuk arang, kehalusan serbuk, suhu karbonisasi, dan tekanan pada saat dilakukan pencetakan.Selain itu, pencampuran formula dengan briket juga mempengaruhi sifat briket.Syarat briket yang baik adalah briket yang permukaannya halus dan tidak meninggalkan bekas hitam di tangan. Selain itu, sebagai bahan bakar, briket juga harus memenuhi kriteria yang dibutuhkan konsumen antara lain:
a. Mudah dinyalakan.
b. Ukuran dan bentuk yang sesuai untuk penggunaannya. c. Tidak mengeluarkan asap.
d. Emisi gas hasil pembakaran tidak mengandung racun dan bebas dari gas yang berbahaya.
f. Sifat pembakaran yang sesuai dengan kebutuhan (waktu, laju pembakaran, suhu pembakaran, kemudahan dibakar,efisiensi energi dan pembakaran yang stabil). Pembakaran briket dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
1. Ukuran partikel
Salah satu faktor yang berpengaruh pada proses pembakaran bahan bakar padat adalah ukuran partikel. Suatu bahan bakar padat akan lebih cepat terbakar apabila ukuran partikelnya lebih besar.
2.Kecepatan aliran udara
Laju pembakaran briket akan naik dengan adanya kenaikan kecepatan aliran udara dan kenaikan temperatur. Apabila kecepatan aliran udara mengalami kenaikan maka akan diikuti dengan kenaikan temperatur dan laju dari pembakaran briket naik dalam satu rentang waktu.
3. Jenis bahan bakar
Jenis bahan bakar akan menentukan karakteristik dari bahan bahan bakar tersebut.
4. Karakteristik bahan bakar padat
Beberapa karakteristik briket yang akan mempengaruhi pemanfaatannya terdiri dari :
1)Kandungan air (moisture)
Moisture yang dikandung dalam briket dapat dinyatakan dalam dua macam :
a)Free moisture (uap air bebas)
Uap air bebas dapat hilang dengan penguapan misalnya dengan air- drying. Kandungan uap air bebas sangat penting dalam perencanaan dan preparation equipment.
b) Inherent moisture (uap air terikat)
Kandungan uap air terikat dapat ditentukan dengan memanaskan briket antara temperatur 104 – 110 0C selama satu jam.
2)Zat-zat yang mudah menguap (Volatile matter)
Laju pembakaran briket paling cepat adalah pada komposisi biomassa yang memiliki banyak kandungan volatile matter (zat-zat yang mudah menguap).Semakin banyak kandungan volatile matter suatu briket maka
semakin mudah briket tersebut terbakar, sehingga laju pembakaran semakin cepat.
Zat yang mudah menguap terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar seperti hidrogen, karbon monoksida (CO), dan metana (CH4)tetapi kadang-kadang terdapat juga gas-gas yang tidak terbakar seperti CO dan H2O.Volatile matter merupakan bagian dari briket dimana akan berubah menjadi volatile matter (produk) bila briket tersebut dipanaskan tanpa udara pada suhu lebih kurang 950 0C. Untuk kadarvolatile matter ± 40% pada pembakaran akan diperoleh nyala yang panjang dan akan memberikan asap yang banyak. Sedangkan untuk kadar volatile matter
rendah antara (15-25) % asap yang dihasilkan sedikit sehingga dalam pemakaiannya lebih disenangi.
3)Kadar abu (ash)
Semua briket mempunyai kandungan zat anorganik yang dapat ditentukan jumlahnya sebagai berat yang tinggal apabila briket dibakar secara sempurna.Zat yang tinggal ini disebut abu. Briket dengan kandungan abu yang tinggi sangat tidak menguntungkan karena akan membentuk kerak. 4)Nilai kalori
Nilai kalor dinyatakan sebagai heating value, merupakan suatu parameter yang penting dari suatu thermal coal.Gross calorific value diperoleh dengan membakar suatu sampel briket di dalam bomb calorimeter dengan mengembalikan sistem ke ambient temperatur.Net calorific value
biasanya antara (93-97) % dari gross value dan tergantung dari kandungan inherent moisture serta kandungan hidrogen dalam briket. 5. Kerapatan
Semakin besar kerapatan bahan bakar maka laju pembakaran akan semakin lama. Dengan demikian briket yang mempunyai kerapatan yang besar memiliki laju pembakaran yang lebih lama dan nilai kalornya lebih tinggi dibandingkan dengan briket yang memiliki kerapatan lebih rendah, sehingga makin tinggi kerapatan briket semakin tinggi pula nilai kalornya [16] dan [17].
Kualitas briket yang dihasilkan dapat dibandingkan dengan standar mutu Jepang, Inggris, Amerika dan SNI yang ditunjukkan pada Tabel 2.5 berikut :
Tabel 2.5 Nilai Standar Mutu Briket [18]
No Sifat-sifat briket Jepang Inggris Amerika SNI
1 Kadar air (%) Maks 8 Maks 4 Maks 6 Maks 8
2 Kadar zat volatil (%) 15-30 Maks 16,4 19-28 Maks 15 3 Kadar abu (%) Maks 7 Maks 10 Maks 16 Maks 10 4 Kerapatan (gr/cm3) 1,0-1,2 0,46-0,84 1,0-1,2 0,5-0,6 5 Nilai kalor (kal/gr) 5.000-6.000 Min 5.870 4.000-6.500 Min 5.600 6 Kuat tekan (kg/cm2) Min 60 Min 12,7 Min 62 Min 50
Tujuan dari pembriketan adalah untuk meningkatkan kualitas bahan sebagai bahan bakar, mempermudah penanganan dan transportasi serta mengurangi kehilangan bahan dalam bentuk debu pada proses pengangkutan. 2.6 KARBONISASI
Proses karbonisasi atau pengarangan adalah proses mengubah bahan baku asal menjadi karbon berwarna hitam melalui pembakaran dalam ruang tertutup dengan udara yang terbatas atau seminimal mungkin.Proses pembakaran dikatakan sempurna jika hasil akhir pembakaran berupa abu berwarna keputihan dan seluruh energi di dalam bahan organik dibebaskan ke lingkungan. Namun energi pada bahan akan dibebaskan secara perlahan dalam proses pengarangan. Apabila proses pembakaran dihentikan secara tiba-tiba ketika bahan masih membara, bahan tersebut akan menjadi arang yang berwarna kehitaman. Masih terdapat sisa energi dari bahan yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, seperti memasak, memanggang, dan mengeringkan. Bahan organik yang sudah menjadi arang tersebut akan mengeluarkan sedikit asap dibandingkan dibakar langsung menjadi abu [16].
Proses karbonisasi atau pengarangan bertujuan untuk menaikkan nilai kalor biomassa serta menghasilkan pembakaran yang bersih dengan sedikit asap. Hasil karbonisasi berupa arang yang tersusun atas karbon berwarna hitam [4].
Pelaksanaan karbonisasi meliputi teknik yang paling sederhana hingga yang paling canggih.Metode pengarangan yang dipilih disesuaikan dengan kemampuan dan kondisi keuangan. Berikut ini beberapa metode karbonisasi (pengarangan) yaitu:
a. Pengarangan terbuka
Metode pengarangan terbuka artinya pengarangan tidak di dalam ruangan sebagaimana mestinya.Udara langsung kontak dengan bahan baku sehingga resiko kegagalannya lebih besar. Metode pengarangan ini paling murah dan paling cepat, tetapi bagian yang menjadi abu juga paling banyak, terutama jika tidak ditunggu dan dijaga selama proses pengarangan. Selain itu agar arang yang diperoleh seragam dan merata warnanya maka bahan baku harus selalu dibolak-balik.
b. Pengarangan di dalam drum
Drum bekas aspal atau oli yang masih baik bisa digunakan sebagai tempat proses pengarangan. Bahan baku tidak perlu ditunggu terus-menerus sampai menjadi arang sehingga metode pengarangan di dalam drum cukup praktis. c. Pengarangan di dalam silo
Sistem pengarangan silo dapat diterapkan untuk produksi arang dalam jumlah banyak. Dinding dalam silo terbuat dari batu bata tahan api. Sementara itu, dinding luarnya disemen dan dipasang besi beton sedikitnya 4 buah tiang yang jaraknya disesuaikan dengan keliling silo.Untuk mempermudah pengeluaran arang yang sudah jadi, sebaiknya sisi bawah silo diberi pintu. Penyediaan air yang banyak merupakan hal yang penting dalam metode ini yang berfungsi untuk memadamkan bara.
d. Pengarangan semimodern
Sumber api pada metode pengarangan semimodern berasal dari plat yangdipanasi atau batu bara yang dibakar. Akibatnya udara disekeliling bara ikut menjadi panas dan memuai ke seluruh ruangan pembakaran. Panas yang timbul dihembuskan oleh blower atau kipas angin bertenaga listrik.
e. Pengarangan supercepat
Pengarangan supercepat hanya membutuhkan waktu pengarangan hanya dalam hitungan menit.Metode ini menggunakan penerapan roda berjalan. Bahan
bakudalam metode ini bergerak melewati lorong besi yang sangat panas dengan suhu mendekati 70ºC [16].
