Lampiran 1. Flowchart Penelitian
Sekam padi Kulit durian
Pengeringan Pengeringan
Pengarangan
Penggilingan
Pengayakan Penggilingan
Pengayakan
Kulit durian Arang sekam padi
Pencetakan
Pengeringan
Uji parameter
Analisis data Mulai
Persiapan Bahan
Pengarangan
Selesai Pencampuran sesuai
44
Lampiran 2. Data pengamatan nilai kalor(kal/gr)
Perlakuan Ulangan Total Rataan
I II III
P1 3206.281 3256.643 3202.72 9665.644 3,221.881 P2 3727.153 3572.63 3700.35 11000.133 3,666.711 P3 4058.499 4102.43 4173.88 12334.809 4,111.603 P4 4559.382 4588.87 4521.23 13669.482 4,556.494 P5 5016.415 4989.09 4998.65 15004.155 5,001.385 P6 5494.075 5398.98 5445.77 16338.825 5,446.275
Analisis sidik ragam nilai kalor
SK db JK KT
F
hitung F 0,05 F 0,01 Perlakuan 5 10390814.81 2078162.96 846.959 ** 3.105875 5.064343 P 5 10390814.81 2078162.96 846.959 ** 3.105875 5.064343
Lampiran 3. Data pengamatan kadar air(%)
Perlakuan Ulangan Total Rataan
I II III
Analisis sidik ragam kadar air(%)
Lampiran 4. Data pengamatan kadar abu (%)
Perlakuan Ulangan Total Rataan
I II III
P1 7.860 7.93 7.79 23.580 7.860
P2 6.720 7.03 6.62 20.370 6.790
P3 5.680 5.82 5.63 17.130 5.710
P4 4.470 4.88 4.54 13.890 4.630
P5 3.450 3.63 3.6 10.680 3.560
P6 2.560 2.52 2.36 7.440 2.480
Analisis sidik ragam kadar abu(%)
SK db JK KT F hitung F 0,05 F 0,01
Perlakuan 5 60.81565 12.16313 566.1659 ** 3.105875 5.064343 P 5 60.81565 12.16313 566.1659 ** 3.105875 5.064343
Galat 12 0.2578 0.021483
Total 17 61.07345
Ket : tn = tidak nyata * = nyata
46
Lampiran 5. Dokumentasi Penelitian
Pencetakan briket
Briket setelah dicetak
Pengujian nilai kalor
Kulit Durian
48
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, R. 1991. Briket Arang Lebih Baik dari Kayu Bakar.Jurnal. Neraca 10(4) : 21-22.
AGM., 2011. Particle Size-US Sieve Series and Tyler Mesh Size Equivalents.http://www.agmcontainer.com/desiccantcity/pdfs/Mesh_Size_ Equivalents.pdf [26 Mei 2011].
Andry, H.U., 2000. Aneka Tungku Sederhana. Penebar Swadaya. Yogyakarta. Anonimous, 1989.Processing of Industrial Disposal Processing of Wood
(Pengolahan Limbah Industri Pengolahan Kayu).http://rusiman.bpdas-pemalijratun.net/index.php?option=com_content&view=article&catid=3
%3Aumum&id=25%3Apengolahan-limbah-industri-pengolahan-kayu&Itemid=404 (19 Maret 2009).
Anonimous, 2000.Sambutan Materi Kehutanan dan Perkebunan Pada Seminar Nasional Kehutanan Masa Depan Industri Hasil Hutan (Kayu) di Indonesia.Departemen Kehutanan dan Perkebunan, Jakarta.
Anonimous, 2014. Diktat Ilmu Bahan, Bahan Bakar dan Pelumas.[13 November 2014]
Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994. Pedoman Teknis Pembuatan Briket Arang. Departemen KehutananNo. 3
Basrianta, 2007. Manajemen Sampah. Kansius.Yogyakarta.
Bergeyk Van, K. dan I.A.J. Liedekerken, 1981. Teknologi Proses.Jilid 1. Bhratara Karya Aksara. Jakarta.
Bernasconi, G., H. Gerster, H. Hauser, H. Stauble, dan E. Scheiter, 1995. Teknologi Kimia 2. Penerjemah Lieda Handojo. Pradya Paramita. Jakarta. Bhattacharya, S.C., G.Y.Shaunier, N.Islam, 1985, ‘Densification of Biomassa
Residuesin in: Bioenergy 84’. Vol. 3, H.Egneus and Ellegard (ed), Elsevier. London.
Daryanto, 2007. Energi: Masalah Pemanfaatannya Bagi Kehidupan Manusia. Pustaka Widyatama. Yogyakarta.
42
Hartoyo, 1983.Pembuatan Arang dari Briket Arang Secara Sederhana dari Serbuk Gergaji dan Limbah Industri Perkayuan. Puslitbang Hasil Hutan. Bogor. Haryanto, B., 1992. Potensi dan Pemanfaatan Sagu. Penerbit Kanisius.
Yogyakarta.
Irawan, A. 2011.Pengaruh Jenis Binder Terhadap Komposisi dan Kandungan Energi Biobriket Sekam Padi. Banten: Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik-Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.
Ismayana,A dan Afriyanto. 2014. Pengaruh Jenis dan Kadar Bahan Perekat Pada Pembuatan Briket Blotong Sebagai Bahan Bakar Alternatif.IPB.Bogor. Jamilatun, S., 2011.Kualitas Sifat-Sifat Penyalaan dari Pembakaran Briket
Tempurung Kelapa, Briket Serbuk Gergaji Kayu Jati, Briket Sekam Padi, dan Briket Batubara.
Joseph, S. dan D. Hislop, 1981.Residu Briquetting in Developping
Countries.Aplyed Science Publisher. London. http://www.informaworld.com. Didownload 20 Juli 2009.
Kadir, A., 1995. Energi: Sumberdaya, Inovasi, Tenaga Listrik.Potensi Ekonomi. UI Press. Jakarta.
Kurniawan, O. dan Marsono. 2008. Superkarbon. Bahan Bakar Alternatif Pengganti Minyak Tanah dan Gas. Penebar Swadaya. Jakarta.
Lembaga Penelitian Universitas Lambung Mangkurat, 2011. Pembuatan Fortofolio Investasi Industri Briket Batubara. Banjarmasin.
Mangunwidjaja.D. dan Sailah.I, 2005. Pengantar Teknologi Pertanian.Penebar Swadaya. Jakarta.
Pari, G. dan Hartoyo, 1983. Beberapa Sifat Fisis Dan Kimia Briket Arang Dari Limbah Arang Aktif. Puslitbang Hasil Hutan. Bogor.
Reksohadiprojo, 1998. Ekonomi Energi. Edisi Pertama. UGM-Press.Yogyakarta. Ruhendi, S., D.N. Koroh, F.A. Syahmani, H. Yanti, Nurhaida, dan T. Sucipto,
2007. Analisi Perekat Kayu. Fakultas Kehutanan. IPB-Press. Bogor.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2016 di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian dan Laboratorium MIPA Universitas Sumatera Utara.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi, kulit durian, tepung kanji sebagai perekat, air sebagai campuran bahan perekat.
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tungku pengarangan yang digunakan sebagai tempat pengarangan sekam padi.Sekop kecil yang digunakan untuk memasukkan sekam padi ke dalam 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.Bomb calorimeter yang digunakan sebagai alat untuk mengukur nilai kalori dari briket
28
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) non faktorial.Perlakuan dilakukan dengan mengkombinasikan jenis bahan pembuat briket (sekam padi dan kulit durian) dengan komposisi tertentu yang bertujuan untuk mengamati pengaruh kombinasi komposisi bahan terhadap mutu yang dihasilkan. Komposisi sekam padi dinotasikan dengan simbol T dan komposisi Kulit durian dinotasikan dengan simbol S. Perpaduan kedua komposisi bahan briket dan perekat tapioka diasumsikan memiliki massa yang sama yaitu 100 gram setiap perlakuan, komposisi bahan dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Perlakuan komposisi antara sekam padi dan kulit durian Perlakuan Komposisi
Percobaan ini dilakukan dalam 3 kali ulangan yang diperoleh dari : T c (n – 1) > 15
9 (n – 1 )>15 9n > 24 n> 2, 67
n – 3 kali ulangan
Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) non-faktorial dengan model sebagai berikut :
Dimana :
Yij =Respon atau nilai pengamatan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j
µ = Nilai tengah umum Ti = Pengaruh perlakuan ke-i
Σij= Pengaruh galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j.
Prosedur Penelitian
- Dipersiapkan sekam padi dan kulit durian.
- Sekam padi dan kulit durian dibersihkan dari kotoran yang terikut, kemudian dilakukan pengeringan dibawah sinar matahari.
- Bahan sekam padi dimasukkan dalam tungku pengarangan lalu bahan di sulut dengan api, sesudah menjadi arang.
- Kulit durian dikarbonisasi di tungku pengarangan.
- Bioarang hasil pengarangan ditumbuk hingga menjadi tepung arang dan dikeringkan ditumbuk hingga menjadi tepung.
- Kedua bioarang diayak untuk mendapatkan material yang seragam. Dalam penelitian ini ukuran mesh yang digunakan adalah 40
- Kemudian disiapkan campuran perekat (kanji) yang di larutkan dalam air dengan perbandingan 1:10 kemudian dipanaskan.
30
- Hasil adonan dimasukkan dalam cetakan briket tipe press.
- Kemudian briket dikeluarkan dari cetakan dan dilakukan pengeringan dengan oven pada suhu 600 C selama 24 jam.
- Dilakukan pengujian parameter.
Parameter yang diamati
Adapun parameter yang diuji adalah sebagai berikut :
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 briket sekam padi dengan kombinasi batubara adalah sebagai berikut :
- Tabung bomb calorimeter dibersihkan
- Ditimbang briket 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 kalorimeter - Kalorimeter ditutup dengan penutupnya
- Dihitung nilai kalor dengan rumus :
HHV = (T2 - T1 - 0,05 ) × Cv ... (1) dimana, T1 = Temperatur sebelum pengeboman (0C)
T2 = Temperatur setelah pengeboman (0C) 1 Joule = 0,239 kal
HHV = Kualitas nilai kalor (kal/g)
Cv = Kalor jenis bom kalorimeter (73529,6 J/gram 0C) 0,05 = Kenaikan temperatur kawat penyala
Kadar air
Penentuan kadar air di lakukan untuk setiap perlakuan pada setiap kali ulangan. Kadar air dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan :
Kadar air (%) = {( G0 – G1)/G0} × 100% ... (2) dimana, G0 = berat sebelum dikeringkan (gr)
G1 = berat setelah dikeringkan (gr)
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 (%) = Ber at sisa abu
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian pemanfaatn limbah kulit durian dan sekam padi sebagai bahan baku pembuatan biobriket arang terhadap mutu yang dihasilkan sistem kempa hidrolik (hydraulic press) dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Hasil penelitian pemanfaatan kulit durian dan sekam padisebagai bahan baku pembuatan biobriket arang.
Perlakuan Nilai Kalor Kadar Air Kadar Abu
(kal/gr) ( % ) ( % )
P1 3.221,822 1,513 7,86
P2 3.666,711 1,923 6,79
P3 4.111,603 2,338 5,71
P4 4.556,494 2,744 4,63
P5 5.001,385 3,155 3,56
P6 5.446,275 3,565 2,48
Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa nilai kalor yang tertinggi diperoleh dari perlakuan P6 sebesar 5.446,275 kal/gr sedangkan nilai kalor yang terendah diperoleh dari perlakuan P1sebesar 3.221,822 kal/gr. Kadar air yang tertinggi diperoleh dari perlakuan P6 sebesar 3,56 % sedangkan kadar air yang terendah diperoleh dari perlakuan P1sebesar 1,51%. Kadar abu yang tertinggi diperoleh dari perlakuan P1 sebesar 7,86 % sedangkan kadar abu terendah diperoleh dari perlakuan P6 sebesar 2,48 %.
Pada penelitian ini dilakukan uji LSR(Least Significant Range) untuk menganalisa perbedaan mutu briket diantaranya nilai kalor, kadar air, dan kadar abu.
Nilai Kalor
pengikat memberi pengaruh sangat nyata terhadap nilai kalor.Hasil pengujian LSR (Least Significant Range) menunjukkan pengaruh persentase perbedaan komposisi bahan bakar terhadap nilai kalor untuk setiap perlakuan dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil uji LSR persentase komposisi bahan briket terhadap nilai kalor (kal/gr)
Jarak LSR
Perlakuan Nilai Notasi
P 0,05 0,01 Kalor 0,05 0,01
- P1 3.221,881 a A
1 88,113 123,547 P2 3.666,711 b B
2 92,231 128,809 P3 4.111,603 c C
3 94,719 132,184 P4 4.556,494 d D
4 96,378 134,557 P5 5.001,385 e E
5 97,522 136,331 P6 5.446,275 f F
Keterangan : Notasi huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan pengaruh berbeda nyata pada taraf 5 % dan berbeda sangat nyata pada taraf 1 %
Dari Tabel 6. dapat dilihat bahwa pada perlakuan P1 berbeda sangat nyata terhadap perlakuan P2 dan perlakuan P2 berbeda sangat nyata dengan perlakuan P3 dan perlakuan P3 berbeda sangat nyata dengan perlakuan P4 dan perlakuan P4 berbeda sangat nyata dengan perlakuan P5 dan perlakuan P5 berbeda sangat nyata dengan perlakuan P6 yang diamati pada taraf 1 %.
34
Gambar 4. Grafik linear antara komposisi bahan pembuat briket bioarang terhadap nilai kalor
Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan nilai kalor jika jumlah arang sekam semangkin sedikit dan kulit durian semangkin banyak, artinya bahwa komposisi bahan pembuat briket memberikan pengaruh terhadap kualitas nilai kalor yang dihasilkan.
Perbedaan jumlah nilai kalor pada masing masing perlakuan disebabkan oleh perbedaan akumulasi jumlah nilai kalor yang terkandung pada setiap briket yang dipengaruhi oleh komposisi bahan penyusun briket bioarang tersebut. Pada P6 dengan kompisi bahan pembuat briket yaitu 50 % sekam padi dan 50 % kulit durianmemiliki nilai kalor tertinggi 5.446,125 kal/gr sedangkan pada P1dengan komposisi bahan pembuat briket yaitu 100 % sekam padi memiliki nilai kalor yang terendah yaitu 2.331,881 kal/gr. Hal ini sesuai dengan literatur Hartoyo (1983) yang menyatakan bahwa kualitas nilai kalor briket yang dihasilkan dipengaruhi oleh nilai kalor atau energi yang dimiliki oleh bahan penyusunnya.
Kadar Air
Hasil analisis sidik ragam dapat dilihat bahwa perbedaan komposisi bahan bakar memberi pengaruh sangat nyata terhadap kadar air.
Melihat perbedaan pengaruh lama pengeringan terhadap kadar air, maka dilakukan uji beda rataan dengan uji LSR (Least Significant Range), dari uji LSR diperoleh hasil seperti yang tertera pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil uji LSR pengujian persentase komposisi bahan pembuat briket terhadap kadar air ( % )
Jarak LSR
Perlakuan Kadar Notasi
P 0,05 0,01 Air (%) 0,05 0,01
Keterangan Notasi huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan berbeda nyata pada taraf 5 % dan berbeda sangat sangat nyata pada taraf 1 %
Dari Tabel 7. dapat dilihat bahwa perlakuan P1 berbeda sangat nyata terhadap perlakuan P2 dan perlakuan P2 berbeda sangat nyata terhadap perlakuan P3 dan perlakuan P3 berbeda sangat nyata terhadap perlakuan P4 dan perlakuan P4 berbeda sangat nyata terhadap perlakuan P5 dan perlakuan P5 berbeda sangat nyata terhadap perlakuan P6 yang diamati pada taraf 1 %.
36
Gambar 5. Grafik linear antara komposisi bahan pembuat briket bioarang terhadap kadar air
Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa kenaikan kadar air dari perlakuan P1 hingga perlakuan P6 dipengaruhi oleh komposisi bahan pembuat briket, jadi dengan adanya pencampuran antara arang sekam dengan kulit durian akan mempengaruhi kenaikan nilai kadar air pada briket. Menurut Rustini (2004) hal ini disebabkan karena pencampuran akan saling mengisi pori pori sehingga air yang terikat didalam pori pori lebih banyak.
Dari Gambar 2 juga dapat dilihat bahwa nilai kadar air tertinggi terdapat pada perlakuan P6 dengan komposisi sekam padi 50 % dan kulit durian50 % yaitu 3.6 % sedangkan nilai kadar air terendah pada perlakuan (100/0) dengan komposisi sekam 100 % dan kulit durian 0 % yaitu 1,5 %.Perbedaan komposisi ini menghasilkan luas permukaan briket yangberbeda sehingga memberi pengaruh dalam penyerapan kadar air pada briket yang dibuat. Kadar air yang tinggi akan menyebabkan menurunnya nilai kalori dan efesiensi pembakaran.
Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa kadar air rendah jika jumlah sekam banyak. Hal ini diduga karena perbedaan luas permukaan bahan pembuat briket
tersebut sehingga mempengaruhi jumlah kadar air. Luas permukaan arang kulit durian lebih luas dibandingkan dengan luas permukaan sekam.Hal ini sesuai dengan literatur Supriyono (2003) bahwa luas permukaan bahan yang besar memungkinkan terjadinya penguapan kadar air lebih cepat dibandingkan bahan dengan luas permukaan yang kecil.
Nilai Kadar Abu
Hasil sidik ragam dapat dilihat bahwa perlakuan komposisi bahan pembuat briket memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap kadar abu yang dihasilkan. Hasil pengujian dengan LSR (Least Significant Range) yang menunjukkan pengaruh setiap perlakuan komposisi terhadap nilai kadar abu yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 8. Hasil uji LSR persentase komposisi bahan pembuat briket terhadap nilai kadar abu %
Jarak LSR
Perlakuan Kadar Notasi
P 0,05 0,01 Abu(%) 0,05 0,01
Keterangan Notasi huruf yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan pengaruh berbeda nyata pada taraf 5 % dan berbeda sangat nyata pada taraf 1 %
38
Dari Tabel 9 juga dapat dilihat bahwa kadar abu tertinggi terdapat pada perlakuan P1 sebesar 7,9% dan terendah pada perlakuan P6 sebesar 2.5 %.
Hubungan komposisi bahan pembuat briket terhadap nilai kadar abu dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 6. Grafik komposisi bahan pembuat briket bioarang terhadap kadar abu (% )
Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa perlakuan komposisi memberikan pengaruh terhadap kadar abu yang dihasilkan. Hal ini dapat dilihat pada perlakuan (100/0) dengan komposisi bahan pembuat briket yaitu 100 % sekam dan 0 % kulit durian memiliki kadar abu tertinggi yaitu 7,86 % sedangkan nilai kadar abu tertinggi adalah pada perlakuan (50/50) dengan komposisi bahan arang sekam padi 50 % dan kulit durian50 % yaitu 2,5 %. Hal ini membuktikan bahwa kadar abu semangkin rendah jika jumlah komposisi kulit durian pada setiap perlakuan semangkin banyak begitu sebaliknya jika jumlah komposisi bahan sekam pada setiap perlakuan lebih banyak maka nilai kadar abu yang didapatkan semangkin tinggi. Menurut Hendra dan Winarni (2003) dalam Hendra (2007) bahwa faktor jenis bahan baku sangat berpengaruh terhadap tinggi rendahnya kadar abu briket
arang yang dihasilkan. Hal ini dikarena bahan baku yang digunakan memiliki komposisi kimia dan jumlah mineral yang berbeda beda sehingga mengakibatkan kadar abu yang dihasilkan berbeda pula.
Tabel 9. Perbandingan nilai briket arang cangkang kelapa sawit dengan sludge limbah kelapa sawit dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan ( 1994 )
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Perbedaan komposisi bahan pembuat briket memberi pengaruh sangat sangat nyata terhadap terhadap kadar air, kadar abu dan nilai kalor.
2. Nilai kalor yang terbaik dalam penelitian ini diperoleh padaperlakuan P6 yaitu sebesar 5.446,275 kal/gr yang memenuhi standar mutu briket buat Indonesia dan mendekati standar mutu briket buatan Jepang.
3. Nilai kadar abu terbaik dalam penelitian ini diperoleh padaperlakuan P1 yaitu 2,48 %, yang tidak memenuhi standar mutu briket buat Indonesia.
4. Nilai kadar air yang terbaik dalam penelitian ini diperoleh pada Perlakuan P1 yaitu sebesar 1,513 % yang memenuhi standar mutu briket buatan Inggris, Jepang, Amerika dan Indonesia.
Saran
TINJAUAN PUSTAKA
Energi
Energi adalah tenaga atau gaya untuk berbuat sesuatu. Defenisi ini merupakan perumusan yang lebih luas daripada pengertian-pengertian mengenai energi pada umumnya dianut di dunia ilmu pengetahuan. Dalam pengertian sehari-hari energi dapat didefenisikan sebagai kemampuan untuk melakukan suatu kerja (Kadir, 1995).
Menurut Daryanto (2007) energi merupakan sumber daya yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan termasuk bahan bakar, listrik, energi mekanik dan panas. Sumber energi merupakan sebagian dari sumber daya alam yang meliputi minyak dan gas bumi, batu bara, air, panas bumi, gambut, biomassa dan sebagainya, baik secara langsung atau tidak langsung dapat dimanfaatkan sebagai energi.
7
Bahan Bakar
Bahan bakar adalah bahan-bahan yang digunakan dalam proses pembakaran. Tanpa adanya bahan bakar tersebut pembakaran tidak akan mungkin dapat berlangsung. Banyak sekali jenis bahan bakar yang dikenal dalam kehidupan sehari-hari. Berdasarkan dari materi pembentuknya bahan bakar dapat diklasifikasikan menjadi dua, yaitu: (1) bahan bakar berbasis organik dan (2) bahan bakar nuklir. Apabila dilihat dari bentuknya, maka bahan bakar di bagi menjadi tiga bentuk, yaitu: (1) bahan bakar padat, (2) bahan bakar cair, dan (3) bahan bakar gas. Namun demikian hingga saat ini bahan bakar yang paling sering dipakai adalah bahan bakar berbasis organik (Anonimous, 2014)
Biaya yang dibutuhkan untuk mendapatkan bahan bakar semakin lama semakin mahal. Semakin tinggi teknologi yang digunakan untuk mengolah bahan bakar, maka semakin mahal harganya. Demikian pula, semakin langka bahan baku yang dipakai untuk menghasilkan bahan bakar, maka harganya akan semakin mahal. Akibat langsung jika menggunakan bahan bakar semacam ini adalah biaya hidup tinggi sehingga tidak banyak orang yang mampu memanfaatkannya. Gas alam yang dicairkan, misalnya LNG tidak banyak terjangkau oleh masyarakat desa atau pedagang-pedagang kecil yang memerlukan bahan bakar (Anonimous, 2000).
demikian, kebutuhan tidak sesuai lagi dengan ketersediaannya. Hal ini
mengakibatkan harga minyak bumi menjadi mahal (Mangunwidjaja dan Sailah, 2005).
Berdasarkan peraturan presiden no 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional Indonesia memiliki target energi terbarukan sampai 15%, terutama bahan bakar hayati sampai 5%. Oleh karena itu perlu dicari sumber bahan bakar hayati terutama produk biomassa untuk di konversikan menjadi energi.
Biomassa
Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, limbah pertanian, limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan, dan sebagainya. Biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Yang digunakan adalah bahan bakar biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya (Pari dan Hartoyo, 1983).
Sedangkan menurut Silalahi (2000), biomassa adalah campuran material organik yang kompleks, biasanya terdiri dari karbohidrat, lemak protein dan mineral lain yang jumlahnya sedikit seperti sodium, fosfor, kalsium, dan besi. Komponen utama tanaman biomassa adalah karbohidrat (berat kering ± 75%), lignin (± 25%) dimana dalam beberapa tanaman komposisinya berbeda-beda.
9
dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat diperbaharui, relatif tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara dan juga dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya hutan dan pertanian (Widardo dan Suryanta, 1995).
Indonesia sebagai negara agraris mempunyai potensi biomassa yang relatif besar yang berasal dari limbah pertanian, perkebunan, kehutanan, limbah ternak dan limbah kota (sampah). Energi biomassa ini dipakai baik sebagai pembangkit listirik, energi panas atau energi mekanik (penggerak). Dengan melihat potensi besar ini, maka pemanfaatannya untuk energi akan memberi kontribusi yang cukup berarti dalam pemenuhan kebutuhan energi masyarakat. Pada kenyataannya meskipun potensi energi biomassa relatif besar namun pemanfaatannya sampai saat ini belum optimal (Daryanto, 2007).
Padi
Padi merupakan produk utama pertanian di negara-negara agraris, termasuk Indonesia. Indonesia merupakan salah satu negara dengan tingkat konsumsi beras terbesar di dunia. Sebagian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi beras sebagai makanan pokok. Konsumsi beras Indonesia yang tinggi menuntut tingkat produksi beras yang besar pula. Produksi padi di Indonesia bertambah setiap tahunnya, pada tahun 2005 produksi padi Indonesia sebanyak 54 juta ton, pada tahun 2006 meningkat sebesar 54,45 juta ton kemudian secara berturut-turut produksi padi Indonesia dari tahun 2007 – 2011 adalah
Produksi padi menghasilkan limbah yang disebut dengan sekam. Pada umumnya penggilingan padi menghasilkan 72 % beras, 5 – 8 % dedak, dan 20 – 22 % sekam (Prasad, dkk., 2001). Sekam padi merupakan produk samping yang melimpah dari hasil penggilingan padi. Jika produksi gabah kering giling (GKG) menurut press release Badan Pusat Statistik 1 November 2005 sekitar 54 juta ton maka jumlah sekam yang dihasilkan lebih dari 10,8 juta ton, dan bertambah di tiap tahunnya.
Sekam Padi
Gambar 1. Sekam padi
Sekam padi adalah kulit terluar dari gabah yang banyak terdapat di penggilingan padi. Sekam padi sendiri merupakan lapisan keras yang membungkus kariopsis butih gabah yang terdiri dari dua belahan yaitu lemma dan pelea yang saling bertautan (Tim Cahaya, 2008). Sekam mengandung beberapa
11
1. Sebagai bahan baku pada industri kimia terutama kandungan zat kimia furfural. 2. Sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika, yaitu sebagai campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, papan sekam, dan campuran pada industri bata merah.
3. Sebagai sumber energi panas untuk berbagai keperluan. Kadar selulosa yang cukup tinggi pada sekam dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.
Tabel 1. Komposisi kimia sekam
Sumber : Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian (2008).
Agar pemanfaatan sekam lebih bervariasi, sekam perlu dimampatkan sehingga bentuknya kompak, hemat tempat dan praktis digunakan (briket arang salah satunya). Sebenarnya arang sekam dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar yang tidak berasap dengan nilai kalor yang cukup tinggi. Namun bentuknya yang belum kompak agak menyulitkan dalam penyimpanan dan penggunaannya.
Jika dalam bentuk briket, penggunaannya akan lebih praktis (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008).
Kulit Durian
Komponen Kandungan (%)
Menurut Suharno (1979)
Kadar air 9,02
Protein kasar 3,03
Lemak 1,18
Serat Kasar 35,68
Abu 17,17
Karbohidrat dasar 33,71 Menurut DTC-IPB
Karbon (zat arang) 1,33
Hidrogen 1,54
Oksigen 33,64
Gambar 2. Kulit durian
Durian adalah nam khas kulit buahnya yang keras dan berlekuk-lekuk tajam sehingga menyerupai adalah buah yang kontroversial, meskipun banyak orang yang menyukainya, namun sebagian yang lain malah muak dengan aromanya.
13
Apabila dilihat dari karakteristik bentuk dan sifat kulitnya, sebenarnya dapat dimanfaatkan untuk bahan campuran papan partikel, papan semen, arang briket, arang aktif, filler, campuran untuk bahan baku obat nyamuk dan lain-lain. Selama ini masyarakat yang tinggal di perkotaan hanya mengonsumsi daging buah dan bijinya untuk dibuat berbagai macam panganan, misalnya dodol/lempok, campuran kolak, selai, bahan campuran untuk kue, tempoyak (daging buah durian yang diawetkan) dan lain-lain. Sedangkan kulit durian tersebut hanya menghiasi lingkungan kita sebagai setumpuk sampah yang menghasilkan bau busuk dan mendatangkan banyak kuman, serangga, lalat dan nyamuk yang tentunya akan berujung pada timbulnya sarang dan sumber penyakit. Selain itu tumpukan kulit durian yang sulit terdegradasi tersebut akan membuat pemandangan yang tidak sedap untuk mata kita.
Pada musim buah-buahan, merupakan saat paling merepotkan karena volume sampah tentunya akan mengalami peningkatan yang signifikan dengan adanya kulit buah tersebut. Hasil penelitian menunjukkan, sampah organik di Indonesia mencapai 60 -70 persen dari total volume sampah yang dihasilkan, sehingga apabila diabaikan maka dapat menyebabkan pencemaran lingkungan, munculnya penyakit dan menurunkan nilai estetika/keindahan kota serta masalah - masalah lainnya (Hj Violet Hatta, 2007).
ini merupakan indikasi bahwa bahan ini dapat diolah menjadi produk - produk tertentu yang bermanfaat dan berdaya guna. Saat ini, sebagaimana kita ketahui subsidi harga minyak tanah dirasakan membebani perekonomian nasional. Dengan tingginya harga minyak dunia, subsidi pemerintah untuk minyak tanah diperkirakan mencapai lebih dari Rp25 triliun. Tak mengherankan pemerintah pun berupaya mencari jalan keluar untuk mengurangi pemakaian minyak tanah oleh masyarakat yang mencapai 10 juta kilo liter per tahun itu, selain itu kenyataan semakin sulitnya masyarakat kita memperoleh bahan bakar berupa kayu, baik dalam bentuk utuh maupun limbah berupa potongan kayu. Hal ini mestinya memacu keinginan kita mencari bahan alternatif yang bisa dimanfaatkan dan mempunyai sifat mirip dengan kayu. Hj Violet Hatta Seorang staff pengajar di Universitas Lampung menyatakan, kulit durian secara proporsional mengandung unsur selulose yang tinggi (50 - 60 %) dan kandungan lignin (5 %) serta kandungan pati yang rendah (5 %) sehingga dapat diindikasikan bahan tersebut bisa digunakan sebagai campuran bahan baku papan olahan serta produk lainnya yang dimampatkan. Selain itu, limbah kulit durian mengandung sel serabut dengan dimensi yang panjang serta dinding serabut yang cukup tebal sehingga akan mampu berikatan dengan baik apabila diberi bahan perekat sintetis atau bahan perekat mineral.
Briket Kulit Durian
15
membuat kebijakan untuk lebih mendorong masyarakat untuk memanfaatkan limbah kulit durian sebagai produk briket kulit durian yang nantinya dapat dimanfaatkan sebagai produk biogas sebagai substitusi minyak tanah, tentunya dengan metode tersebut masalah pencemaran lingkungan limbah kulit durian juga akan teratasi dengan baik, dengan efektif dan efisien, disamping itu dengan adanya usaha pemanfaatan pengolahan kulit durian sebagai produk briket bernilai ekonomis akan meningkatkan perekonomian masyarakat pedagang durian. Beberapa alasan kuat dan cukup mendasar bagi pemerintah untuk lebih mengoptimalkan solutif produk briket karena
- Pertama
Pemerintah telah menguasai teknologi pengembangan dan pemanfaatan briket batubara, dan telah mempunyai pengalaman dalam hal itu. Apabila kita melihat produksi briket batubara saat ini sekitar 100.000 ton per tahun dan seluruhnya terserap oleh pasar dalam negeri. Dari aspek implementasinya kebijakan pengoptimalan briket ini rasanya sangatfleksible dan rasional untuk diterapkan. Disamping alasan tersebut, yang tak kalah penting adalah bentuk konsistensi dengan kebijakan energi yang telah ditetapkan sendiri oleh pemerintah sejak lama, baik dalam Kebijakan Umum Bidang Energi (KUBE) 1988 maupun Kebijakan Energi Nasional (KEN) 2003 yang telah menetapkan bahwa pemakaian briket harus semakin didorong untuk menggantikan minyak tanah.
- Kedua
harga eceran tertinggi minyak tanah sebesar Rp2.250. Tanpa memberikan subsidi pun briket batu bara secara ekonomis sudah jauh lebih kompetitif dibandingkan dengan minyak tanah. Hal itu tentunya berbanding lurus, bila dalam hal ini briket tersebut adalah briket kulit durian. Berbeda dengan kebijakan substitusi minyak tanah ke elpiji dimana pemerintah berencana masih tetap akan memberikan subsidi harga elpiji sekitar Rp1.800 per kg.
- Ketiga
Pemanfaatan briket akan menghidupkan industri kerakyatan dalam produksi briket yang lebih bersifat padat karya, sehingga kebijakan ini dapat membantu mengembangkan perekonomian daerah pedesaan, membuka lapangan pekerjaan baru, dan mengurangi angka kemiskinan. Sedangkan konversi minyak tanah ke elpiji masih dimungkinkan bahwa tabung mini elpiji tersebut merupakan produk impor, yang tentunya suatu hari nanti akan menjadi bomerang terhadap perekonomian negara. Selain untuk keperluan rumah tangga, briket selama ini juga telah dapat dimanfaatkan untuk berbagai industri ekonomi rakyat (industri rumahan, industri kecil dan menengah). Ditinjau dari aspek wawasan lingkungan, pemanfaatan produksi briket kulit durian jelas sangat potensial dalam membangun ekonomi negara yang berwawasan lingkungan.
Proses Karbonisasi
17
Proses karbonisasi terdiri dari empat tahap yaitu :
1. Pada suhu 100 – 1200 C terjadi penguapan air dan sampai suhu 2700 C mulai terjadi peruraian selulosa. Distilat mengandung asam organik dan sedikit methanol. Asam cuka terbentuk pada suhu 200 – 2700 C.
2. Pada suhu 270 – 3100 C reaksi ekstermik berlangsung dimana terjadi peruraian selulosa secara intensif menjadi larutan piroligant gas kayu dan sedikit tar. Asam merupakan asam organik dengan titik didih rendah seperti asam cuka dan methanol sedang gas kayu terdiri dari CO dan CO2. 3. Pada suhu 310 – 5000 C terjadi peruraian lignin, dihasilkan lebih banyak
tar sedangkan larutan pirolighant menurun, gas CO2 menurun sedangkan gas CO dan CH4 dan H2 meningkat.
4. Pada suhu 500 – 10000 C merupakan tahapan dari pemurnian arang atau kadar karbon (Sudrajat,1994).
Ayakan
Pengayakan adalah sistem yang paling terkenal dan paling banyak dilaksanakan untuk memisahkan campuran padat-padat. Sistem pemisahan, didasarkan atas perbedaan dalam ukuran dari bagian-bagian yang akan dipisahkan. Ukuran besar lubang ayak (dinamakan lebar lubang kasa) dari medium ayak dipilih sedemikian rupa, sehingga bahagian yang kasar tertinggal di atas ayakan dan bagian-bagian yang lebih halus jatuh melalui lubang (Bergeiyk dan Liedekerken, 1981).
Ayakan biasanya berupa anyaman dengan mata jala (mesh) yang berbentuk bujur sangkar atau empat persegi panjang, berupa pelat yang berlubang-lubang bulat atau bulat panjang atau berupa kisi. Ayakan terbuat dari material yang dapat berupa paduan baja, nikel, tembaga, kuningan, perunggu, sutera dan bahan-bahan sintetik. Material ini harus dipilih agar ayakan tidak lekas rusak baik karena korosi maupun karena gesekan. Selain selama proses pengayakan ukuran lubang ayakan harus tetap konstan (Bernasconi, dkk., 1995).
Dua skala yang digunakan untuk mengklasifikasikan ukuran partikel adalah US Saringan Seri dan Tyler. Setara, kadang-kadang disebut Tyler ukuran mesh atau Tyler Standard Sieve Series. Sistem nomor mesh adalah ukuran dari
berapa banyak lubang yang ada per inci (AGM, 2011).
19
memerlukan perekatan yang bertujuan untuk mengikat partikel-partikel arang sehingga menjadi kompak.
Perekat
Perekat adalah suatu zat atau bahan yang memiliki kemampuan untuk mengikat dua benda melalui ikatan permukaan. Beberapa istilah lain dari perekat yang memiliki kekhususan meliputi glue, mucilage, paste, dan cement.
- Glue merupakan perekat yang terbuat dari protein hewani, seperti kulit, kuku, urat, otot, dan tulang yang secara luas digunakan dalam industri pengerjaan kayu.
- Mucilage adalah perekat yang dipersiapkan dari getah dan air dan diperuntukkan terutama untuk perekat kertas.
- Paste merupakan perekat pati (starch) yang dibuat melalui pemanasan campuran pati dan air dan dipertahankan berbentuk pasta.
- Cement adalah istilah yang digunakan untuk perekat yang bahan dasarnya karet dan mengeras melalui pelepasan pelarut
(Ruhendi, dkk., 2007).
Berdasarkan sumber dan komposisi kimianya, perekat dibagi menjadi 3 bagian yaitu:
- Perekat yang berasal dari tumbuhan seperti kanji. - Perekat yang berasal dari hewan seperti perekat kasein.
- Perekat sintetik yaitu perekat yang dibuat dari bahan sintetis contohnya urea formaldehid
(Haryanto, 1992).
- Perekat anorganik
Termasuk dalam jenis ini adalah sodium silikat, magnesium, cement dan sulphite. Kerugian dari penggunaan bahan perekat ini adalah sifatnya yang
banyak meninggalkan abu sekam pada waktu pembakaran. - Bahan perekat tumbuh-tumbuhan
Jumlah bahan perekat yang dibutuhkan untuk jenis ini jauh lebih sedikit bila dibandingkan dengan bahan perekat hydrocarbon. Kerugian yang dapat ditimbulkan adalah arang cetak yang dihasilkan kurang tahan terhadap kelembaban.
- Hydrocarbon dengan berat molekul besar
Bahan perekat jenis ini sering kali dipergunakan sebagai bahan perekat untuk pembuatan arang cetak ataupun batubara cetak.
Dengan pemakaian bahan perekat maka tekanan akan jauh lebih kecil bila
dibandingkan dengan briket tanpa memakai bahan perekat (Josep dan Hislop, 1981).
Salah satu persyaratan yang perlu diperhatikan dalam memilih extender perekat adalah bahan harus memiliki daya rekat yang kuat. Bahan yang memiliki daya rekat yang cukup biasanya yang mengandung protein dan pati khususnya amylopektin yang cukup tinggi seperti terigu, tapioka, maizena, sagu (Haryanto, 1992).
21
briket akan semakin baik (Silalahi, 2000). Analisa berbagai tepung pati-patian dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Daftar analisa bahan perekat
(Anonimous, 1989).
Keadaan suatu perekat ditentukan oleh metode aplikasinya. Perekat cair pada umumnya lebih mudah dipergunakan secara mekanis, penyebarannya pada permukaan benda yang halus dan rata akan tercapai. Sifat fisik sangat penting dalam mekanisme pengikatan antara bahan pengikat dan partikel arang yang dilakukan pada tekanan yang tinggi dapat meningkatkan gaya adhesi antarmuka padatan-cair dan gaya kohesi antara padatan (Grover, 1996).
Kanji adalah perekat tapioka yang dibuat dari tepung tapioka dicampur air dalam jumlah tidak melebihi 70% dari berat serbuk arang dan kemudian dipanaskan sampai berbentuk jeli.Pencampuran kanji dengan serbuk arang diupayakan dengan merata. Dengan cara manual pencampuran dilakukan dengan meremas-remas menggunakan tangan, secara maksimal dilakukan oleh alat mixer (Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994).
sebagai bahan perekat akan sedikit menurunkan nilai kalornya bila dibandingkan dengan nilai kalor nya bertambah. (Sudrajat dan Soleh, 1994 dalam Capah, 2007).
Briket
Gambar 3. Briket
23
dengan karbonisasi, serta 50%-80% batubara dan 10% – 40% biomassa dengan 5% – 10% perekat untuk briket bio-batubara. Adonan 94% arang sekam dan 6% perekat pati kanji pada pembuatan briket sekam dengan metode pengarangan menghasilkan briket arang sekam yang cukup kompak dengan daya bakar yang baik (Sulistyanto, 2006).
Bioarang merupakan sumber energi biomassa yang ramah lingkungan dan biodegradable. Briket arang berfungsi sebagai pengganti bahan bakar minyak,
baik itu minyak tanah, maupun elpiji. Biomassa ini merupakan sumber energi masa depan yang tidak akan pernah habis bahkan jumlahnya bertambah, sehingga sangat cocok sebagai sumber bahan bakar rumah tangga (Basrianta, 2007).
Teknik pembuatan briket arang terdiri dari dua tahap yang berbeda prinsipnya, yaitu proses pengarangan/karbonisasi limbah kayu menjadi serbuk arang dan proses pencetakan serbuk arang menjadi briket arang dengan cara dikempa (Daryanto,2007).
Menurut Schuchart (1996) pembuatan briket dengan penggunaan bahan perekat akan lebih baik hasilnya jika dibandingkan tanpa menggunakan bahan perekat. Disamping meningkatkan nilai bakar dari bioarang, kekuatan briket arang dari tekanan luar juga lebih baik (tidak mudah pecah).
Briket yang dihasilkan setelah pengempaan dikeringkan, karena masih mengandung air yang cukup tinggi (sekitar 50%). Tujuan pengeringan adalah mengurangi kadar air dalam briket sehingga memudahkan pembakaran briket dan sesuai dengan ketentuan kadar air briket yang berlaku. Pengeringan dapat dilakukan dengan alat pengering seperti oven, atau dengan penjemuran. Suhu pengeringan dengan oven umumnya 600 C dengan lama pengeringan 24 jam.Jika dilakukan penjemuran, lama penjemuran briket cukup tiga hari dalam kondisi cuaca yang cerah (Achmad, 1991).
Sifat briket yang baik yakni tidak berasap dan tidak berbau pada saat pembakaran. Mempunyai kekuatan tertentu sehingga tidak mudah pecah waktu diangkat dan dipindah-pindah, mempunyai suhu pembakaran tetap (± 3500 C) dalam jangka waktu yang panjang (8 – 10 jam), setelah pembakaran masih mempunyai kekuatan tertentu sehingga mudah untuk dikeluarkan dari tungku masak, gas hasil pembakaran tidak mengandung gas karbon monoksida yang tinggi (Sukandarrumidi, 1995).
25
Keuntungan yang diperoleh dari penggunaan briket bioarang antara lain adalah biayanya amat murah. Alat yang digunakan pembuatan briket bioarang cukup sederhana dan bahan bakunya pun sangat murah, bahkan tidak perlu membeli karena berasal dari sampah, daun-daun kering dan limbah pertanian. Bahan baku untuk pembuatan arang umumnya telah tersedia di sekitar kita. Briket bioarang dalam penggunaannya menggunakan tungku yang relatif kecil dibandingkan dengan tungku yang lainnya (Andry, 2000).
Briket dengan mutu yang baik adalah briket yang memiliki kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, laju pembakaran yang rendah, tetapi memiliki kerapatan, nilai kalor dan suhu api atau bara yang dihasilkan tinggi. Jika briket diarahkan untuk penggunaan di kalangan rumah tangga, maka hal yang penting diperhatikan adalah kadar zat terbang dan kadar abu yang rendah. Hal ini dikarenakan untuk mencegah polusi udara yang ditimbulkan dari asap pembakaran yang dihasilkan serta untuk memudahkan dalam penanganan ketika proses pembakaran selesai (Ismayana dan Afriyanto,2014).
Kualitas briket yang dihasilkan menurut standard mutu Inggris dan Jepang dapat dilihat pada table 3. Sebagai data pembanding, sehingga dapat diketahui kulitas briket yang dihasilkan dalam penelitian ini.
Tabel 3. Kualitas mutu briket arang Jenis analisa Briket arang
Inggris Jepang Amerika Indonesia
Kadar air (%) 3,59 6 – 8 6,2 7,57
Kadar abu (%) 5,9 3 – 6 8,3 5,51
Nilai Kalor
Panas adalah energi yang dipindahkan dari satu benda ke benda lain karena beda temperatur. Bila energi panas ditambahkan pada suatu zat maka temperatur zat itu biasanya naik.Kapasitas panas zat adalah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat dengan satu derajat. Panas jenis adalah kapasitas panas persatuan massa. Satu kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu gram air satu derajat celcius atau kelvin.Kilokalori adalah banyaknya energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu kilogram air dengan satu derajat celcius.Alat untuk mengukur nilai kalor pada suatu bahan disebut bomb calorimeter.Bomb calorimeter adalah alat untuk mengukur pindah panas di dalam sistem dan
lingkungannya pada suhu yang tetap (Reimansyah, 2009).
Nilai kalor dinyatakan sebagai heating value, dinyatakan dalam kkal/kg atau joule/kg, merupakan banyaknya kalori yang dihasilkan oleh briket tiap satuan berat (dalam kilogram) (Sukandarrumidi, 2006). Nilai kalor diukur dengan menggunakan alat bomb calorimeter dihitung dengan rumus :
HHV = (T2 - T1 - 0.05) Cv ×0.239 kal ... (1) Dimana:
HHV = kualitas nilai kalor (kal/g)
T1 = temperatur sebelum penyalaan (0C) T2 = temperatur setelah penyalaan (0C) 0,05 = kenaikan temperatur kawat penyala 1 Joule = 0.239 kal
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Energi merupakan salah satu kebutuhan dasar manusia dan saat ini konsumsi meningkat. Namun cadangan bahan bakar konvesional yang tidak dapat diperbahurui makin menipis dan akan habis pada suatu saat nanti, karena itu berbagai usaha diverisifikasi sumber energi telah banyak dilakukan dan salah satu diantaranya adalah pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan.
Kebutuhan energi dunia yang semakin meningkat disebabkan oleh aktivitas industri yang memerlukan energi meningkat tajam di beberapa negara.Seiring dengan perkembangan perekonomian dan pertambahan penduduk yang terus meningkat di Indonesia menyebabkan pertambahan konsumsi energi disegala sektor kehidupan seperti transportasi, listrik dan indutri. Peningkatan kebutuhan energi dunia tidak diimbangi dengan persediaan energi dari beberapa sumber energi. Saat ini sumber energi utama dunia yaitu minyak bumi dan gas alam.
Saat ini kebutuhan manusia akan bahan bakar sangat tinggi, bahan bakar
tersebut digunakan oleh manusia untuk membantu melakukan pekerjaan sehari
hari, contohnya memasak. Konsumsi minyak tanah masyarakat indonesia pada
tahun 2010 mencapai 18.099 juta barel. Keberadaan bahan bakar saat ini semakin
mahal dan langka, hal ini akan meyebabkan timbulnya masalah terhadap
ketersediaaan bahan bakar. Seperti peristiwa menipisnya cadangan minyak bumi,
sehingga mengakibatkan tingginya harga minyak bumi. Menurut Kementrian
dunia terus naik, tahun lalu berkisar USD 80/barrel, dan pada saat ini kisarannya
menjadi USD 130/barrel.
Pengguanaan bahan bakar berupa batu bara dan minyak bumi dapat
menimbulkan kerusakan baik bagi kesehatan maupun lingkungan. Kedua bahan
bakar ini dapat menghasilkan polutan yang berbahaya seperti menghasilkan gas
CO2, NOX, dan SOX yang mana apabila gas-gas polutan ini terhirup oleh manusia
akan sangat berbahaya. Oleh karena itu perlu adanya energi alternatif sebagai
pengganti bahan bakar tersebut. Bentuk alternatif ini ada berbagai macam antara lain gasohol bahan-bahan organik, biobriket yang bisa digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan bentuk energi alternatif yang lain. Energi alternatif yang dihasilkan diharapkan memiliki kualitas dan terbuat dari bahan baku yang dapat diperbarui dan murah.
Pemanfaatan limbah Agroindustri sebagai bahan baku briket dinilai starategis untuk menggantikan minyak tanah. Briket yang dihasilkan relatif lebih ramah lingkungan karena tidak menghasilkan emisi gas beracun (Arganda, 2007). Secara umum, yang disebut limbah adalah bahas sisa yang dihasilkan dari suatu kegiatan dan proses produksi, baik dalam skala rumah tangga, produksi, pertambangan dan sebagainya.Limbah atau sampah juga dapat diartikan sebagai limbah atau kotoran yang dihasilkan karena pembuangan sampah atau zat kimia dari pabrik-pabrik.
3
limbah sekam padi dan limbah kulit durian merupakan sumber energi alternatif yang melimpah dengan kandungan energi yang relatif besar.
Selama ini, pemanfaatan limbah sekam padi di Indonesia sangat terbatas pada produk-produk yang tidak bernilai ekonomi tinggi, antara lain sebagai media tanaman hias, pembakaran untuk memasak, pembakaran bata merah, alas pada ayam/ternak petelur, dan keperluan lokal yang masih sangat sedikit karena sifatnya yang kamba (bulky), keras, dan sifat kandungan seratnya yang tidak dapat diolah menjadi produk pakan maupun kertas. Di tempat-tempat penggilingan padi pembuangan sekam kering seringkali menjadi masalah karena perlu tempat penampungan yang luas dan tertutup supaya tidak terbawa angin dan mencemari udara.
Salah satu kelemahan sekam bila digunakan langsung sebagai sumber energi panas adalah menimbulkan asap pada saat dibakar dan cepat habis terbakar. Pada umumnya bahan bakar biomassaa memiliki densitas energi yang rendah. Untuk menghilangkan kelemahan ini maka sekam padi harus dibriketkan. Pada penelitian jamilatun (2008), nilai kalor briket sekam padi berkisar 3073 kal/gr. Penggunaan biomassa sebagai energi alternatif terdapat kekurangan yaitu nilai kalor yang rendah karena jumlah karbon pada biomassa tergolong rendah. Untuk menaikkan nilai kalor pada biomassa, maka perlu panambahan limbah kombinasi.
Pada tahun 2011, Indonesia mampu mencapai 1.818.949 ton untuk produksi durian. Sumatera Utara merupakan Provinsi penghasil buah durian terbesar di Indonesia, Sementara Kabupaten Langkat daerah penghasil durian terbesar di Sumatera Utara, Produksi durian di Sumut sebesar 579,471 ton pertahun, sementara Langkat menghasilkan 3.627 ton pertahun dari luas lahan 850 hektar (Badan Pusat Statistika, 2011).
Di beberapa kalangan, tidak hanya daging durian yang menjadi incaran para pecinta durian, mereka juga merebus biji durian yang kaya akan zat tepung untuk dicicipi. Namun, lain hal nya dengan kulit durian. Kulit durian tidak bisa di konsumsi dengan cara di rebus atau di bakar. Kulit durian bahkan tidak akan dikonsumsi karena ini hanya pelindung dari kelezatan buah durian. kulit durian akan dibuang dan dibiarkan menumpuk sebagai limbah. Lazim nya, pembakaran kulit durian adalah upaya yang dilakukan untuk pemusnahan limbah kulit durian, itu berarti sekitar 60-75% kulit durian yang dibakar dapat meningkatkan polusi udara sebagai pemicu kerusakan lingkungan.Dari 1 buah durian, 57 persen adalah kulit, sehingga limbah yang dihasilkan durian akan menjadi sampah jika tak dimanfaatkan
Dari uraian di atas penulis ingin melakukan “pemanfaatkan limbah kulit durian kombinasi sekam padi menjadi briket”. Yang diharapkan briket tersebut menjadi salah satu energi alternatif pengganti minyak bumi.
Tujuan Penelitian
5
- Untuk menguji mutu biobriket arang antara lain kualitas nilai kalor, kadar air, dan kadar abu.
Kegunaan Penelitian
1) Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2) Sebagai bahan informasi bagi mahasiswa yang akan melanjutkan penelitian ini.
3) Sebagai bahan informasi bagi masyarakat dalam pembuatan biobriket arang.
Hipotesis Penelitian
Dengan penambahan kulit durian akan meningkatkan kualitas briket sekam padi.
Batasan Penelitian
ABSTRAK
RIZKY YOUNANDA SITEPU: Pembuatan limbah kulit durian dan sekam padi sebagai bahan baku pembuat briket arang sistem kempa hidrolik (Hydraulic Press), dibimbing oleh AINUN ROHANAH dan SAIPUL BAHRI DAULAY.
Briket merupakan salah satu jenis bahan bakar alternatif yang terbuat dari aneka macam hayati atau biomasa. Bahan briket yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi dan batubara. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan pemanfaatan biomassa dengan membuat biobriket arang sebagai bahan bakar alternatif dan untuk menguji komposisi briket arang yang terbaik antara sekam padi dengan pencampuran kulit durian terhadap mutu briket yang dihasilkan. Pengujian yang dilakukan adalah dengan rancangan acak lengkap non faktorial dengan parameter kadar air, kadar abu dan nilai kalor.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa komposisi bahan biobriket arang memberikan pengaruh sangat nyata terhadap kadar air, kadar abu dan nilai kalor. Kadar air terbaik dalam penelitian ini yaitu 1,513% yang memenuhi standar briket buatan Jepang, Amerika, Inggris dan Indonesia. Nilai kadar abu terbaik dalam penelitian ini yaitu 2,48% yang tidak memenuhi standar mutu briket buat Indonesia, Jepang, Inggris dan Amerika. Nilai kalor terbaik dalam penelitian ini yaitu sebesar 5446,275 kal/gr yang memenuhi standar mutu briket buatan Indonesia dan mendekati standar mutu briket buatan Jepang.
Kata kunci : Briket, sekam padi dan kulit durian
ABSTRACT
RIZKY YOUNANDA SITEPU: Briquetting of rice husk with a combination of durian rind as raw material for charcoal briquette hidraulic press system, supervised by AINUN ROHANAH and SAIPUL BAHRI DAULAY.
Briquette is one type of alternative fuel made from various kinds of biological mass or biomass. Briquette materials used in this study were rice husk and durian’s rind. This research was aimed to improve the utilization of biomass by making charcoal biobriquette as alternative fuel and to find the best durian’s rind andrice husk briquettecomposition. The research was done by non factorial completely randomized design with parameters: water content, ash content and calorific value.
PEMANFAATAN LIMBAH KULIT DURIAN DAN SEKAM
PADI SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUAT BRIKET ARANG
SISTEM KEMPA HIDROLIK (Hydraulic Press)
OLEH
RIZKY YOUNANDA SITEPU
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
SISTEM KEMPA HIDROLIK (Hydraulic Press)
SKRIPSI OLEH :
RIZKY YOUNANDA SITEPU 090308041/Keteknikan Pertanian
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing
( Ainun Rohanah, STP, M.Si ) ( Ir. Saupul bahry Daulay, M.Si )
Ketua Anggota
Mengetahui,
( Ainun Rohanah, STP, M.Si ) Ketua Program Studi
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun judul dari skripsi ini yaitu “Pemanfaatan Limbah Kulit Durian sebagai Bahan Baku Pembuat Briket Arang Sistem Kempa Hidrolik (Hydraulic press)” yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada kepada Ibu Ainun Rohanah, STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan kepada Bapak Ir, Saipul Bahri Daulay, M.Si, selaku anggota komisi pembimbing yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran serta kritikan berharga kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian, Ayah, Ibu serta seluruh keluarga yang telah memberi dukungan moril dan materil, termasuk teman-teman yang membantu penulisan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, Januari 2016
ABSTRAK
RIZKY YOUNANDA SITEPU: Pembuatan limbah kulit durian dan sekam padi sebagai bahan baku pembuat briket arang sistem kempa hidrolik (Hydraulic Press), dibimbing oleh AINUN ROHANAH dan SAIPUL BAHRI DAULAY.
Briket merupakan salah satu jenis bahan bakar alternatif yang terbuat dari aneka macam hayati atau biomasa. Bahan briket yang digunakan dalam penelitian ini adalah sekam padi dan batubara. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan pemanfaatan biomassa dengan membuat biobriket arang sebagai bahan bakar alternatif dan untuk menguji komposisi briket arang yang terbaik antara sekam padi dengan pencampuran kulit durian terhadap mutu briket yang dihasilkan. Pengujian yang dilakukan adalah dengan rancangan acak lengkap non faktorial dengan parameter kadar air, kadar abu dan nilai kalor.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa komposisi bahan biobriket arang memberikan pengaruh sangat nyata terhadap kadar air, kadar abu dan nilai kalor. Kadar air terbaik dalam penelitian ini yaitu 1,513% yang memenuhi standar briket buatan Jepang, Amerika, Inggris dan Indonesia. Nilai kadar abu terbaik dalam penelitian ini yaitu 2,48% yang tidak memenuhi standar mutu briket buat Indonesia, Jepang, Inggris dan Amerika. Nilai kalor terbaik dalam penelitian ini yaitu sebesar 5446,275 kal/gr yang memenuhi standar mutu briket buatan Indonesia dan mendekati standar mutu briket buatan Jepang.
Kata kunci : Briket, sekam padi dan kulit durian
ABSTRACT
RIZKY YOUNANDA SITEPU: Briquetting of rice husk with a combination of durian rind as raw material for charcoal briquette hidraulic press system, supervised by AINUN ROHANAH and SAIPUL BAHRI DAULAY.
Briquette is one type of alternative fuel made from various kinds of biological mass or biomass. Briquette materials used in this study were rice husk and durian’s rind. This research was aimed to improve the utilization of biomass by making charcoal biobriquette as alternative fuel and to find the best durian’s rind andrice husk briquettecomposition. The research was done by non factorial completely randomized design with parameters: water content, ash content and calorific value.
RIWAYAT HIDUP
Rizky Younanda Sitepu, dilahirkan di Binjai pada tanggal 1 Januari 1992 dari ayah Ngogesa Sitepu dan ibu Nuraida. Penulis merupakan anak kedua dari tiga bersaudara.
Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Binjai, Sumatera Utara dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk ke Universitas Sumatera Utara melalui jalur Ujian Masuk Bersama (UMB). Penulis memilih Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai Badan Pengurus Harian Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (BPH IMATETA) sebagai biro pelatihan kader masa bakti 2011/2012.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... ii
RIWAYAT HIDUP ... iii
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang... 1
Tujuan Penelitian ... 4
Kegunaan Penelitian ... 5
Hipotesis Penelitian ... 5
Batasan Penelitian ... 5
TINJAUAN PUSTAKA ... 6
Energi ... 6
Briket Kulit Durian ... 14
Proses Karbonisasi ... 16
Ayakan ... 18
Perekat ... 19
Briket ... 22
Nilai Kalor ... 26
BAHAN DAN METODE ... 27
Tempat dan Waktu Penelitian ... 27
Bahan dan Alat ... 27
Metode Penelitian ... 28
Prosedur Penelitian ... 29
Parameter yang diamati ... 30
v
Kadar air ... 31
Kadar abu ... 31
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32
Nilai Kalor ... 32
Kadar Air ... 35
Nilai Kadar Abu ... 37
KESIMPULAN DAN SARAN ... 40
Kesimpulan ... 40
Saran ... 40
DAFTAR TABEL
No Hal
1. Komposisi kimia sekam ... 11
2. Daftar analisa bahan perekat ... 21
3. Kualitas mutu briket arang ... 25
4. Perlakuan komposisi antara sekam padi dan kulit durian ... 28
5. Hasil penelitian pemanfaatan kulit durian dan sekam padisebagai bahan baku pembuatan biobriket arang. ... 32
6. Hasil uji LSR persentase komposisi bahan briket terhadap nilai kalor (kal/gr) 33 7. Hasil uji LSR pengujian persentase komposisi bahan pembuat briket terhadap kadar air ( % ) ... 35
8. Hasil uji LSR persentase komposisi bahan pembuat briket terhadap nilai kadar abu % ... 37
DAFTAR GAMBAR
No Hal
1. Sekam padi ... 10 2. Kulit durian ... 12 3. Briket ... 22 4. Grafik linear antara komposisi bahan pembuat briket bioarang terhadap nilai
kalor ... 34
5. Grafik linear antara komposisi bahan pembuat briket bioarang terhadap kadar air ... 36
DAFTAR LAMPIRAN
No Hal
1. Flowchart Penelitian ... 43
2. Data pengamatan nilai kalor(kal/gr)... 44
3. Data pengamatan kadar air(%) ... 44
4. Data pengamatan kadar abu (%) ... 45
