Simpulan
Biomassa dari ampas kopi instan dan arang tempurung kelapa dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif berupa biopelet. Penambahan arang tempurung kelapa dapat meningkatkan nilai kalor dari biopelet yang dihasilkan. Hasil pengujian karakterisasi pada biopelet ampas kopi dan arang tempurung kelapa menghasilkan nilai rata-rata kadar air sebesar 5,751%, kadar zat terbang sebesar 62,754%, kadar abu sebesar 1,22%, karbon terikat 36,023%, kerapatan sebesar 0,818 g/cm3, kuat tekan sebesar 13,495 kg/cm2, dan nilai kalor sebesar 6131 kkal/kg. Nilai karakterisasi yang dihasilkan belum semua sesuai dengan SNI 01-6235-2000 untuk briket arang kayu. Solusi optimasi yang direkomendasikan oleh program Design Expert yaitu jumlah arang 42%, jumlah perekat 4,2%, dan suhu pengempaan 229 oC dengan nilai desirability 0,638. Hasil validasi dari solusi kondisi optimum tersebut menghasilkan biopelet ampas kopi dan arang tempurung kelapa yang memiliki nilai kadar air 4,95%, kadar zat terbang 50,63%, kadar abu 1,32%, karbon terikat 48,05%, kerapatan 0,83 g/cm3, kuat tekan 15,75 kgf/cm2 dan nilai kalor 6937,301 kkal/kg. Hasil validasi menunjukkan bahwa solusi optimasi yang direkomendasikan oleh program adalah baik karena hasil validasi tidak berbeda jauh dengan respon prediksi.
Saran
Sebaiknya dilakukan uji keragaan biopelet ampas kopi dan arang tempurung kelapa yang meliputi laju konsumsi dan efisiensi pembakaran.
31
DAFTAR PUSTAKA
Abelloncleanenergy. 2009. Cofiring with biopellets : An efficient way to reduce greenhouse gas emmisions.
Adapa P, Tabil L, Schoenau G. 2009. Compression Characteristics of Selected Ground Agricultural Biomass. Agricultural Engineering International: The CIGR Ejournal. Manuscript 1347. Vol XI.
Aktas N, Boyaci HI, Mutlu M, Tanyolac A. 2006. Optimation of lactose utilization in deproteinated whey by Kluyveromyces marxians using response surface methodology. Bioresource Technology. 97:2252-2259.
Bantacut T, Hendra D, Nurwigha R. 2013. Mutu biopelet dari campuran arang dan sabut cangkang sawit. Jurnal Teknologi Industri Pertanian. 23(1):1-12.
Basu P. 2010. Biomass Gasification and Pyrolsis, Practical Design and Theory. (US): Academic Pr.
Bhattacharya SC. 1998. Appropriate biomass energy technologies: issues and
problems. Renewable Energy Sources for Rural Areas in Asia and The Pacific.
Japan: Tatsumi Printing Co, Ltd. hlm 26-53.
Biswas AK, Rudolfsson M, Brostrom M, Umeki K. 2014. Effect of pelletizing condition on combustion behaviour of single wood pellet. Doi: 10.1016/j.apenergy.2013.12.070. Appl Energy. 119: 79-84.
BSN - Badan Standarisasi Nasional. 2000. Briket Arang Kayu. SNI 01-6235-2000. BSN - Badan Standarisasi Nasional. 1996. Bubuk Arang Tempurung Kelapa. SNI
06-4369-1996.
Caetano S dan Nidia. 2012. Valorization of Coffee Grounds for Biodiesel Production. Chemical Engineering Transactions. Vol. 26. 2012. DOI: 10.3303/CET1226045.
Chowdhury S, Saha PD. 2011. Scale-up of a dye adsorption process using chemically modified rice husk: optimization using response surface methodology. Journal Desalination and Water Treatment. 37:331-336.
Dewi AK, Sumarjaya IW, Srinadi IGA. 2013. Penerapan metode permukaan respon dalam masalah optimalisasi. E-Jurnal Matematika. 8(2):32-36.
Djeni H. 2012. Rekayasa pembuatan mesin pelet kayu dan pengujian hasilnya.
Jurnal Penelitian Hasil Hutan. 30 (2): 144-154.
Douard F. 2007. Chalange in the Expanding French Pellet Market. ITEBE Pellet 2007 Conference. Wells, Austria.
Erna Y. 2013. Emisi Gas Buang Biomassa Menggunakan Sistem Pressurized
Fluidized Bed Combustion. Prosiding Seminar Nasional Industrial Services
(SNIS) III Peningkatan Daya Saing Industri Nasional Melalui Integrasi Industri Baja Berkelanjutan Menuju ASEAN “Economic Community 2015” Cilegon, 8 Oktober 2013.
Fuwape JA, Akindele SO. 1997. Biomass Yield and Energy Value of Some Fast Growing Multi Purpose Trees in Nigeria. Biomass Energy. 12(2):101-106. Hahn B. 2004. Existing Guidelines and Quality Assurance for Fuel Pellets.
Austria: Umbera.
Hansen MT, Jein AR, Hayes S, Bateman P. 2009. English Handbook for Wood
32
Hartadi N. 2015. Pemanfaatan limbah tebu menjadi briket dan biopelet [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Haygreen JG, Bowyer JL. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Sutjipto AH, penerjemah; Soenardi P, editor. Yogyakarta (ID): Gajah Mada University Press. Terjemahan dari: Forest Product and Wood Science, an Introduction.
Hendra D, Pari G. 2000. Penyempurnaan Teknologi Pengolahan Arang. Laporan Hasil Penelitian Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor: Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan.
Hendra D. 2012. Rekayasa pembuatan mesin pellet kayu dan pengujian hasilnya.
Jurnal Penelitian Hasil Hutan. 30(2): 144-154.
Ismayana A, Afriyanto MR. 2011. Pengaruh jenis dan bahan perekat pada pembuatan briket blotong sebagai bahan bakar alternatif. Jurnal Teknologi
IndustriPertanian. 21 (3): 186-193.
Kaliyan N, Morey RV. 2009. Densification and characteristic of corn stover and switchgrass. ASABE 52(3): 907-920.
Kong, Gan Thay. 2010. Peran Biomassa Bagi Energi Terbarukan. Jakarta: Pt. Elex Media Komputindo.
Kusuma WA, Sarwono, dan Noriyati RD. 2011. Kajian eksperimental terhadap karakteristik pembakaran briket limbah ampas kopi instan dan kulit kopi (Studi kasus di Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia). Jurnal Teknil Pomits.1-6. Liliana W. 2010. Peningkatan kualitas biopelet bungkil jarak pagar sebagai bahan
bakar melalui teknik karbonisasi [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Lina AD. 2013. Optimasi proses transformasi biji jarak pagar menjadi biodiesel
dengan metode transesterifikasi in situ [skripsi]. Bogor (ID): Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Lubis AS. 2015. Pengaruh torefikasi dan komposisi bahan terhadap kualitas biopelet bagas dan kulit kacang tanah [tesis]. Bogor (ID): Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Madamba PS. 2005. Determination. of optimum intermittent drying condition for rough rice (Oryza sativa L). Lebensm, Wiss. u-Technol 38:157-165.
Masturin A. 2002. Sifat fisik dan kimia briket arang dari campuran kayu, bambu, sabut kelapa dan tempurung kelapa sebagai sumber energi alternatif. Buletin
Penelitian Hasil Hutan. 25 : 242-255.
Mohammed MAA, Salmiaton A, Wan A, Amran M. 2011.Gasification of oil palm fruit bunch : A characterization and kinetic study. Bioresource Technology. 110: 628-636.
Montgomery DC. 2001. Design and Analysis of Experimental 5th Edition. New York (US): John Wiley & Son.
Myers RH, Montgomery DC. 2002. Response Surface Methodology: Process and
Product Optimization Using Designed Experiments (2ndEdition). New York
(US): John Wiley & Son.
Nelson DL dan Cox MM. 2005. Lehninger Principles of Biochemistry. New york (NY): W.H. Freeman and Company.
Nugrahaeni JI. 2008. Pemanfaatan limbah tembakau (Nicotiana tabacum L.) untuk bahan pembuatan briket arang sebagai bahan bakar alternatif [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
33 Nurwigha R. 2012. Pembuatan biopelet dari cangkang kelapa sawit dengan penambahan arang cangkang sawit dan serabut sawit sebagai bahan bakar alternatif terbarukan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Onu F, Rahman M. 2010. Pengukuran nilai kalor bahan bakar briket arang kombinasi cangkang pala (Myristica fragan Houtt) dan limbah sawit (Elaesis
guenensis) [skripsi]. Yogyakarta (ID): Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Pari G, Hendra Dj, Hartoyo. 1990. Beberapa sifat fisis dan kimia briket arang dari limbah arang aktif. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. VII (2) I 61-67.
[PFI] Pellet Fuel Institute. 2011. Pellets: Industry Specifics [Internet]. [diunduh 1 April 2015]. Tersedia pada: http://www.peletheat.org.html.
Prakoso D. 2013. Produksi Kopi RI Terbesar di Dunia. Sindo.
Pramono RPS. 2015. Pembuatan biopelet dari campuran biomassa sorgum dan arang tempurung kelapa [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Prasetyo B. 2004. Pengaruh Jumlah Bahan Perekat dan Variasi Besar Tekanan Kempa terhadap Kualitas Briket Arang dari Sabutan Kayu Jati, Sonokeling, dan Kelapa. Yogyakarta (ID): Universitas Gajah Mada.
Puspitojati E, Santoso H. 2012. Optimasi fermentasi pada pembuatan ekstrak temulawak sebagai bahan baku es krim. Jurnal Ilmu-Ilmu Pertanian. 16(2):91-99.
Rahman. 2011. Uji keragaan biopelet dari biomassa limbah sekam padi (Oryza
sativa sp.) sebagai bahan bakar alternatif terbarukan [skripsi]. Bogor (ID):
Institut Pertanian Bogor.
Rhen C, Ohman M, Gref R, Wasterlund I. 2007. Effect of Raw Material
Composition in Woody Biomass Pelets on Combustion Characteristic. Biomass
and Bioenergy 31: 66-67.
Sani HR. 2009. Pembuatan briket arang dari campuran kulit kacang, cabang dan ranting pohon sengon serta sebetan bambu [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Saputro DD, Hidayat W, Rusiyanto, Saptoadi H, Fauzun. 2012. Karakteristik briket dari limbah pengolahan kayu sengon dengan metode cetak panas.
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi (SNAST) Periode III; 2012. Nov 3; Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID): ISSN. Hlm 394-400.
Shaw M. 2008. Feedstock and Process Variables Influencing Biomass Densification. M. Sc. [tesis]. Department of Agricultural and Bioresource Engineering, University of Saskatchewan. Canada.
Speight JG. 2005. Handbook of Coal Analysis. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc.
Sulistyanto A. 2006. Karakteristik pembakaran biobriket campuran batubara dan sabut kelapa. Jurnal Media Mesin. 7(2):77-84.
Tampubolon D. 2001. Pembuatan briket arang dari kotoran sapi perah dengan penambahan tempurung kelapa [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Telmo C, Lousada J, Moreira N. 2010. Proximate analysis, backward stepwise
regression between a gross calorific value, ultimate and chemical analysis of wood. Doi: 10.1016/j.biortech.2010.01.021. Bioresour. Technol. 101: 3808-3815.
Telmo C, Lousada J. 2011. The explained variation by lignin and extractive contents on higher heating value of wood. Biomass Bioenergy. 35:1663-1667.
34
Temmerman M, Rabier F, Jensen PD, Hartmann H, Bohm T. 2006. Comparative study of durability test methods for pellets and briquettes. Biomass Bioenergy. 30:964-972. Doi: 10.1016/j.biombioe.2006.06.008.
Triono M, Sabit A. 2011. Efek suhu pada proses pengarangan terhadap nilai kalor arang tempurung (Coconut Shell Carchoal). Jurnal Neutrino. 3(2): 143-152. Wijaya P. 2012. Analisis pemanfaatan limbah kulit singkong sebagai bahan bakar
alternatif biobriket [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Yang YB, Ryu C, Khor A, Yates NE, Sharifi VN, Switthenbank J. 2005. Effect of fuel properties on biomass combustion. Part I. Department of Chemical and Process Engineering, Sheffield University Waste Incineration Centre (SUWIC), Sheffield, UK.
Zamirza F. 2009. Pembuatan biopelet dari bungkil jarak (Jatropa curcas L.) dengan penambahan sludge dan perekat tapioka [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
35
LAMPIRAN
Lampiran 1 Prosedur uji analisis kimia bahan baku dan mutu biopelet
Kadar Air (SNI 06-3730-1995)
Prinsip penetapan kadar air adalah menguapkan bagian air bebas yang terdapat di dalam bahan sampai terjadi keseimbangan antara kadar air bahan dengan udara sekitar dengan menggunakan energi panas. Timbang teliti 1 g contoh dalam botol timbang, yang telah diketahui bobotnya. Ratakan contoh kemudian masukkan ke dalam oven yang telah diatur suhunya (115 ± 5 oC) selama 3 jam. Waktu pemanasan, tutup botol timbang dibuka. Dinginkan dalam desikator kemudian timbang sampai bobot tetap. Perhitungan:
Keterangan: W1 = Bobot akhir (g)
W2 = Bobot awal (g)
Kadar Zat Terbang (SNI 06-3730-1995)
Prinsip penetapan kadar zat terbang adalah menguapkan bahan tanpa oksigen pada suhu 950 oC. Kehilangan berat dihitung sebagai bagian yang hilang. Timbang 1-2 gram contoh ke dalam cawan porselen yang sudah diketahui bobotnya, di atas cawan tersebut letakkan lagi cawan lain yang sudah diketahui bobotnya, sehingga contoh berada diantara kedua cawan itu. Panaskan cawan dan contoh sampai 950 oC dalam tanur, setelah suhu tercapai cawan dan isinya biarkan dingin, keluarkan dan dinginkan dalam desikator kemudian timbang. Perhitungan:
Keterangan: W1 = Bobot contoh semula (g)
W2 = Bobot contoh setelah pemanasan (g)
Kadar Abu (SNI 06-3730-1995)
Prinsip penentuan kadar abu adalah menentukan jumlah abu yang
tertinggal setelah pembakaran menggunakan energi panas. Abu terdiri dari mineral-mineral yang tidak dapat hilang atau menguap pada proses pengabuan. Timbang 2-3 gram contoh ke dalam cawan platina yang telah diketahui bobotnya. Abukan contoh pelan-pelan, setelah semua arang hilang, nyala diperbesar atau dipindahkan ke dalam tanur (800-900 oC) selama 2 jam. Bila seluruh contoh telah menjadi abu, cawan didinginkan dalam desikator, timbang. Bila perlu diabukan kembali, timbang sampai bobot tetap. Perhitungan:
36
Keterangan: W1 = Sisa pijar (g)
W2 = Bobot contoh (g)
Karbon Terikat (SNI 06-3730-1995)
Prinsip penentuan kadar karbon terikat adalah menghitung fraksi karbon dalam bahan, tidak termasuk zat menguap dan abu. Kadar karbon terikat dihitung menggunakan persamaan:
Kadar karbon terikat = 100 - (kadar abu+kadar zat terbang) %
Kerapatan (SNI 06-4369-1996)
Penentuan kerapatan dinyatakan dalam hasil perbandingan antara berat dan volume biopelet. Kerapatan dihitung menggunakan persamaan:
Keterangan: m = Massa (g)
V = Volume (cm3)
Kuat Tekan (SNI 06-4369-1996)
Prinsip yang digunakan dalam mengukur keteguhan tekan adalah menentukan kekuatan biopelet yang dihasilkan dalam menahan beban yang diterima hingga biopelet pecah. Keteguhan tekan biopelet dapat dihitung berdasarkan persamaan:
Keterangan: P = Keteguhan tekan biopelet (kg/cm2) Mb = Beban yang diterima biopelet (kg) A = Luas permukaan biopelet (cm2)
Nilai Kalor (SNI 06-4369-1996)
Prinsip yang digunakan dalam menentukan nilai kalor adalah mengukur kalor pembakaran bahan bakar padat. Kalor pembakaran ditentukan dengan membakar sejumlah contoh uji dengan pengendalian kondisi dalam Oxygen Bomb
Calorimeter. Kalor pembakaran dihitung dari temperatur sebelum percobaan,
selama, dan setelah pembakaran, dengan mempertimbangkan koreksi pindah panas dan koreksi termokimia.
Contoh uji sebanyak ±1 gram ditempatkan pada cawan silica dan diikat dengan kawat nikel. Contoh uji kemudian dimasukkan ke dalam tabung dan ditutup rapat. Tabung yang berisi contoh uji dialiri oksigen selama 30 detik. Tabung dimasukkan ke dalam Oxygen Bomb Calorimeter. Pembakaran dimulai pada saat suhu air sudah tetap. Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai suhu optimum. Besarnya nilai kalor suatu bahan sesuai dengan persamaan berikut:
37
Keterangan: NK = Nilai kalor bahan (kal/g)
= Perbedaan suhu rata-rata di dalam bejana (oC) mbb = Massa bahan bakar (g)
W = Koreksi panas pada kawat besi (kal/g)
Lampiran 2 Hasil analisis ANOVA respon kadar air
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F Model 2.57 3 0.86 97.58 < 0.0001 significant A-Arang 0.23 1 0.23 25.83 0.0001 B-Perekat 0.11 1 0.11 12.72 0.0026 C-Suhu 2.23 1 2.23 254.19 < 0.0001 Residual 0.14 16 8.786E-003
Lack of Fit 0.13 11 0.012 4.55 0,0534 not significant
Pure Error 0.013 5 2.553E-003
Cor Total 2.71 19
Lampiran 3 Hasil analisis ANOVA respon kadar zat terbang
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F Model 503.96 9 56.00 12.01 0.0003 significant A-Arang 54.30 1 54.30 11.65 0.0066 B-Perekat 73.94 1 73.94 15.86 0.0026 C-Suhu 0.099 1 0.099 0.021 0.8872 AB 25.84 1 25.84 5.54 0.0403 AC 0.30 1 0.30 0.064 0.8061 BC 0.77 1 0.77 0.16 0.6938 A2 40.27 1 40.27 8.64 0.0148 B2 104.59 1 104.59 22.43 0.0008 C2 170.25 1 170.25 36.52 0.0001 Residual 46.62 10 4.66
Lack of Fit 10.18 5 2.04 0.28 0.9060 not significant
Pure Error 36.44 5 7.29
38
Lampiran 4 Hasil analisis ANOVA respon kadar abu
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F Model 2.09 9 0.23 19.82 < 0.0001 significant A-Arang 0.28 1 0.28 23.61 0.0007 B-Perekat 0.23 1 0.23 19.65 0.0013 C-Suhu 0.012 1 0.012 1.02 0.3362 AB 0.12 1 0.12 10.34 0.0092 AC 4.061E-004 1 4.061E-004 0.035 0.8561 BC 0.047 1 0.047 3.98 0.0740 A2 0.20 1 0.20 17.22 0.0020 B2 0.62 1 0.62 53.07 < 0.0001 C2 0.47 1 0.47 39.76 < 0.0001 Residual 0.12 10 0.012
Lack of Fit 0.091 5 0.018 3.53 0.0962 not significant
Pure Error 0.026 5 5.175E-003
Cor Total 2.21 19
Lampiran 5 Hasil analisis ANOVA respon karbon terikat
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F Model 442.35 9 49.15 11.31 0.0004 Significant A-Arang 46.83 1 46.83 10.78 0.0082 B-Perekat 65.92 1 65.92 15.17 0.0030 C-Suhu 0.042 1 0.042 9.639E-003 0.9237 AB 22.42 1 22.42 5.16 0.0464 AC 0.27 1 0.27 0.063 0.8065 BC 0.43 1 0.43 0.10 0.7583 A2 34.76 1 34.76 8.00 0.0179 B2 89.08 1 89.08 20.50 0.0011 C2 152.89 1 152.89 35.19 0.0001 Residual 43.45 10 4.34
Lack of Fit 8.83 5 1.77 0.26 0.9199 not significant
Pure Error 34.62 5 6.92
39 Lampiran 6 Hasil analisis ANOVA respon kerapatan
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F
Model 0.016 3 5.487E-003 22.74 < 0.0001 significant
A-Arang 7.845E-003 1 7.845E-003 32.51 < 0.0001
B-Perekat 1.217E-003 1 1.217E-003 5.04 0.0392
C-Suhu 7.400E-003 1 7.400E-003 30.67 < 0.0001
Residual 3.860E-003 16 2.413E-004
Lack of Fit 3.435E-003 11 3.123E-004 3.67 0.0812 not significant
Pure Error 4.253E-004 5 8.507E-005
Cor Total 0.020 19
Lampiran 7 Hasil analisis ANOVA respon kuat tekan
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F Model 213.25 3 71.08 136.97 < 0.0001 significant A-Arang 96.78 1 96.78 186.47 < 0.0001 B-Perekat 2.77 1 2.77 5.33 0.0347 C-Suhu 113.71 1 113.71 219.09 < 0.0001 Residual 8.30 16 0.52
Lack of Fit 7.55 11 0.69 4.55 0,0534 not significant
Pure Error 0.75 5 0.15
Cor Total 221.55 19
Lampiran 8 Hasil analisis ANOVA respon nilai kalor
Source Sum of Squares df Mean Square F Value p-value Prob > F
Model 3.858E+006 3 1.286E+006 27.94 < 0.0001 significant
A-Arang 2.351E+006 1 2.351E+006 51.06 < 0.0001
B-Perekat 5.228E+005 1 5.228E+005 11.36 0.0039
C-Suhu 9.850E+005 1 9.850E+005 21.40 0.0003
Residual 7.365E+005 16 46033.71
Lack of Fit 5.937E+005 11 53969.97 1.89 0.2500 not significant
Pure Error 1.429E+005 5 28573.93
40