III. METODE PENELITIAN
3.4 Prosedur Penelitian
Pembuatan briket arang dengan proses karbonisasi:
1. Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang disiapkan adalah batang basah akasia, batang bambu, dan batang jambu eropa. Bahan tersebut dikumpulkan dan dibersihkan agar terjaga standar kehomogenan. Kriteria batang yang digunakan untuk sampel adalah pohon yang berumur lebih dari 1,5 tahun, yang di ambil pada daerah bekas terbakar yang mengalami suksesi. Cara penggunaan batang basah tersebut dipotong lebih kecil agar mempermudah penataan saat pengarangan dan menghasilkan volume pengarangan lebih banyak untuk karbonisasi. Karbonisasi adalah proses pengarangan bahan sehingga dapat meningkatkan kadar emisi bahan. Selain itu, proses karbonisasi diperlukan untuk menurunkan kadar zat menguap yang berpengaruh terhadap laju pembakaran yang dihasilkan.
2. Proses Karbonisasi
Proses pengarangan dilakukan mengggunakan alat pirolisis yang didesain sendiri berbahan stainless steel dengan cerobong untuk pengasapan dan kondensor.
Tabung pembakaran dipanaskan menggunakan api yang berasal dari kompor gas.
Proses pengarangan tersebut berlangsung selama ±6 jam dengan suhu ±400 oC.
Proses pengarangan dianggap telah selesai apabila asap yang keluar dari cerobong tinggal sedikit kemudian dibiarkan menjadi dingin. Setelah, dingin maka tutup bisa dibuka dan arang bisa dikeluarkan (Hendra, 2007).
18 3. Penumbukan Arang
Proses penumbukan arang dilakukan dengan menggunakan lesung. Hasil dari penumbukan arang kemudian diayak dengan ukuran 60 mesh. Pemilihan pengemesan bahan baku ini sesuai dengan penelitian (Santoso, 2010) untuk ukuran mesh tempurung kelapa dan serbuk jati. Ukuran serbuk dari kayu akasia, bambu dan jambu eropa mempengaruhi kekuatan mekanis dan lama pembakaran briket arang. Semakin kecil partikel dengan tekanan pengepresan yang tinggi akan menghasilkan kekompakan yang tinggi.
4. Pembuatan Perekat
Bahan baku perekat yang digunakan dalam pembuatan briket arang adalah campuran dari tepung tapioka. Pembuatan perekat berupa larutan tepung tapioka dilakukan dengan air menggunakan perbandingan 1:10 (Sidiq, 2017). Campuran ini kemudian dipanaskan sampai matang (selama ±15 menit pada suhu 70oC) atau ditandai dengan perubahan warna campuran dari putih menjadi keruh menjadi bening.
5. Pembuatan Adonan
Serbuk arang di timbang sebanyak 600 gram kemudian di campur dengan perekat tepung tapioka dengan kosentrasi perekat 5% menyesuaikan hasil penelitian (Sani, 2009)
6. Pencetakan Briket
Serbuk arang dan perekat yang telah tercampur rata di timbang sebanyak 30 gram kemudian kempa secara manual menggunakan alat kempa hidrolik yang di desain sendiri menggunakan dongkrak dengan kapasitas maksimum beban 4 ton dan block cetakan terbuat dari besi untuk membentuk cetakan menjadi lingkaran.
7. Pengeringan
Briket yang selesai cetak kemudian dikering anginkan terlebih dahulu di udara selama 24 jam. Selanjutnya dikeringkan di dalam oven dengan suhu 60 oC selama 24 jam (Mustakim, 2009). Tujuannya untuk menurunkan kandungan air pada briket, sehingga briket cepat menyala dan tidak berasap. Suhu yang terlalu tinggi dapat mengkibatkan hasil cetakan menjadi retak. Selanjutnya setelah dikeluarkan dari oven briket disimpan dalam tempat yang tertutup untuk menurunkan kadar air dengan suhu ruang.
19 3.4.2 Pengujian Sifat Fisis Briket Arang
Briket arang diuji sifat fisis. Sifat yang diuji meliputi kerapatan, kadar air, keteguhan tekan, dan laju pembakaran
3.4.2.1 Kerapatan (ASTM 1959)
Kerapatan dinyatakan dalam perbandingan berat dan volume, yaitu dengan cara menimbang bobot briket arang dan mengukur volumenya dalam keadaan kering udara. Kerapatan briket dapat dihitung dengan menggunakan rumus (ASTM 1959):
KR= BBA/VBA Keterangan :
KR: kerapatan (g/cm3) BBA : Bobot briket arang (g) VBA : volume briket arang (cm3) 3.4.2.2 Kadar Air (ASTM 1959)
Kadar air ditentukan dengan cara, sampel uji ditimbang kemudian dimasukan kedalam oven pada suhu 103 ± 5 oC selama 24 jam, setelah dingin sampel ditimbang. Kadar air briket dihitung dengan menggunakan persamaan:
KA =B1 - B2
B1 x 100%
Keterangan:
KA: adalah kadar air, dinyatakan dalam persen (%)
B1 : adalah bobot berat awal, dinyatakan dalam bentuk gram (g) B2 : adalah bobot berat akhir dinyatakan dalam gram (g)
3.4.2.3 Keteguhan Tekan
Uji keteguhan tekan dilakukan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangunan Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
Pengujian keteguhan tekan dilakukan dengan menggunakan alat Universal Testing Machine (Instron). Penekanan diberikan secara perlahan-lahan sampai briket tersebut pecah. Keteguhan tekan briket arang dapat dihitung dengan menggunakan rumus (ASTM 1959):
KT = P
L
20 Keterangan:
KT = Keteguhan tekan (kg/cm2) P = Beban (kg)
L = Luas permukaan (cm2) 3.4.2.4 Uji Laju Pembakaran
Pengujian laju pembakaran adalah proses pengujian dengan cara membakar briket untuk mengetahui lama nyala suatu bahan bakar, kemudian menimbang massa briket. Lamanya waktu penyalaan dihitung menggunakan stopwatch dan massa briket ditimbang dengan timbangan digital.(Almu et al, 2014). Persamaan yang digunakan untuk mengetahui laju pembakaran adalah:
Laju Pembakaran = Massa Briket Terbakar Waktu Briket Habis Terbakar 3.4.3 Pengujian Sifat Kimia Briket Arang
3.4.3.1 Kadar Abu
Kadar abu ditentukan dengan cara sebagai berikut:
1. Timbang cawan porselen.
2. Timbang sampel uji sebanyak 5 gram.
3. Masukan sampel uji kecawan porselen.
4. Masukan cawan beserta sampel briket arang ke dalam tanur pada suhu 750 ºC sampai diperoleh abu berwarna abu-abu, selama ± 6 jam
5. Didinginkan dalam desikator dan timbang berat tetap.
6. Kadar abu dihitung dengan persamaan:
KAB =BB
BA x 100%
Keterangan:
KAB: adalah kadar abu briket (%)
BB : adalah bobot awal sampel briket(g) BA : adalah bobot akhir sampel briket (g)
21 3.4.3.2 Kadar Zat Menguap
Cawan porselin yang berisikan 2 g contoh uji dimasukkan dalam oven pada suhu ± 950 0C selama 6 menit, lalu didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
Kadar abu dinyatakan dengan rumus (ASTM 1959):
KZM = BA−BB
BA x 100%
Keterangan:
KZM = Kadar zat menguap (%) BB = Berat Abu (gram)
BA = Berat awal briket arang (gram) 3.4.3.3 Kadar Karbon Terikat
Penentuan kadar karbon terikat dilakukan dengan menghitung fraksi karbon dalam briket arang, tidak termasuk zat menguap dan abu. Persamaan untuk menghitung kadar karbon terikat adalah sebagai berikut (ASTM 1959):
KKT = 100% - (KB + KZM)%
Keterangan:
KKT = Kadar karbon terikat (%) KB = Kadar abu (%)
KZM = Kadar zat menguap (%) 3.4.3.4 Nilai Kalor
Nilai kalor dihitung menggunakan alat Calorimeter Combustion Bomb.
Pembakaran dimulai pada saat suhu air sudah tetap. Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai maksimum. Pengukuran nilai kalor bakar dihitung berdasarkan banyaknya kalor yang dilepaskan sama banyaknya dengan kalor yang diserap. Nilai kalor dapat dihitung menggunakan persamaan (ASTM 1959):
H = W (T2−T1) A – B Keterangan:
H = Nilai kalor bakar (kal/g)
W= Nilai kalor air dari alat calorimeter (kal) T1= Suhu air mula-mula (ºC)
T2= Suhu air setelah pembakaran (ºC)
22 A = Bobot contoh yang dibakar (gram)
B = Koreksi panas pada kawat pembakaran