PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN
CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI
BRIKET ARANG
TESIS
OLEH
ARGANDA MULIA
037022012 / TK
SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN
CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI
BRIKET ARANG
TESIS
Untuk memperoleh Gelar Magister Teknik Dalam Program Studi Magister Teknik Kimia Pada Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara
OLEH
ARGANDA MULIA
037022012 / TK
SEKOLAH PASCA SARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis
: PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN
CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI
BRIKET ARANG
Nama Mahasiswa : ARGANDA MULIA
Nomor Pokok
: 037022012
Program Studi : Magister Teknik Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia Dr. Ir. Fatimah, MT
Pembimbing Utama Pembimbing Kedua
Ketua Program Studi Direktur Sekolah Pascasarjana Magister Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara
Prof. Dr.Ir Setiaty Pandia Prof. Dr. Ir. Chairunnisa MSc
Tanggal Lulus : 23 Juli 2007
HALAMAN PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Telah diuji pada : hari Senin Tanggal : 23 Juli 2007
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia
Anggota : 1. Dr. Ir. Fatimah, MT
PEMANFAATAN TANDAN KOSONG
DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BRIKET ARANG
ABSTRAK
Limbah padat pabrik kelapa sawit seperti tandan kosong dan cangkang kelapa
sawit jika tidak diolah dapat mencemari lingkungan. Penelitian ini mencoba untuk
melakukan kajian pemanfaatan tandan kosong dan cangkang kelapa sawit sebagai briket
arang. Briket arang merupakan salah satu bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar
minyak (BBM) dan arang kayu bakau.
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan proses
karbonisasi pada suhu 500oC. Waktu karbonisasi selama 1 jam. Proses pengeringan
briket pada suhu 100oC selama 1 jam. Perbandingan komposisi cangkang kelapa sawit
dan tandan kosong kelapa sawit adalah 1:10, 1:20, 1:30 dengan konsentrasi perekat
0%,10%,20% dan 30%. Briket berbentuk silinder dengan tinggi 5 cm dan diameter 10
cm
Dari hasil penelitian diperoleh briket terbaik adalah briket dengan perbandingan
konsentrasi bahan 1 : 20 dan konsentrasi perekat 20%, dengan nilai parameter uji
sebagai berikut :
a. Nilai Bakar : 5303.07 kal/gr
b. Total Karbon : 61.41%
c. Kadar air : 7.81%
d. Kadar abu : 9.26 %
e. Kadar COx : 27.64 mg/l
f. Uji Mekanik : 6.02 kg/in2.
g. Uji Pm10 : 0.0200 mg/m3
THE USE OF OIL PALM EMPTY FRUIT BUNCHES AND OIL
PALM SHELL FOR CHARCOAL BRIQUETTE
ABSTRACT
Solid waste from Oil Palm Factory like oil palm empty fruit bunches and oil
palm shell if do not treatment will pollute environment. This research try to learn
use of oil palm empty fruit bunches and oil palm shell for charcoal briquette.
Charcoal briquette is one of alternative fuels to substitute oil fuels and charcoal
from mangrove wood.
The research done in laboratory scale by using carbonization process at
500 oC. The carbonization is doing in 1 hour. Drying process of the briquette at 100 oC is doing 1 hour. The comparison of Composition of oil palm shell and oil palm empty fruit bunches is 1:10, 1:20, 1:30 with adhesive concentration
0%,10%,20% and 30%. The briquette is cylinder-shape 5 cm in height and 10
cm in diameter.
The result shows that the best briquette is obtained form the comparison
of materials concentration 1 : 20 and the adhesive concentration of 20%, with
the the value of test parameter as follows :
a. Heating Value : 5303.07 kal / gr
b. Fixed Carbon : 61.41%
c. Moisture Content : 7.81%
d. Ash Content : 9.26 %
e. COx Content : 27.64 mg/l
f. Mechanic test : 6.02 kg/in2 g. Pm10 test : 0.0200 mg/m3
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul
“Pemanfaatan Tandan Kosong dan Cangkang Kelapa Sawit sebagai Briket Arang “.
Dalam penyusunan tesis ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai
pihak. Oleh sebab itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia sebagai ketua Program Studi Magister Teknik Kimia yang juga bertindak sebagai pembimbing utama dalam penelitian ini.
2. Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai pembimbing kedua dalam penelitian ini.
3. Prof. Dr. Ir. Chairun Nisa B, M.Sc selaku Direktur Program Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara.
4. Dr. Drs. Pina Barus MSc sebagai kepala Puslab Uji Mutu Lembaga Penelitian USU yang telah memberikan bantuan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian tulisan ini.
5. Kedua Orang tua Penulis (P Gurusingha dan Nurbaidah Br Sembiring) yang telah memberikan bantuan moral dan materil kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan pendidikan di Pasca Sarjana USU serta kepada adinda penulis Ubaidillah Gurusingha yang telah membantu dengan doanya.
6. Kepada rekan-rekan di SI Teknik Kimia USU (Anggara, Asri, M Khidir, Yazid dan Nugraha) yang telah membantu dalam penyelesaian proses penelitian ini serta rekan-rekan di S2 Teknik kimia USU atas dukungan moralnya.
7. Kepada semua pihak yang membantu penulisan tesis ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih
banyak kekurangan. Oleh sebab itu penulis mengharapkan kritikan dan saran
membangun demi kesempurnaan tesis ini .
Medan, 23 Juli 2007 Penulis
RIWAYAT HIDUP
Nama : Arganda Mulia
Tempat / Tanggal Lahir : Dumai / 21 Juli 1978
Nama Orang Tua
Ayah : P Gurusingha
Ibu : Nurbaidah Br Sembiring
Anak ke : 1 dari 2 bersaudara
Nama Saudara Kandung : Ubaidillah
Alamat : JL. Merica No. 69 Perumnas Simalingkar
Email : Arganda_m@yahoo.com
Pekerjaan : Pegawai di PT. Bank Sumut Cabang Utama Medan
Pendidikan Formal :
1. 1985 – 1991, SD No. 2 YPDP Pkl. Susu Kab. Langkat
2. 1991 – 1994, SMP Negeri Pkl. Susu Kab. Langkat
3. 1994 - 1997, SMU Negeri Pkl. Brandan Kab. Langkat
4. 1997 – 2002, Universitas Sumatera Utara, Jurusan Teknik Kimia
5. 2004 – 2007, Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Jurusan Magister
Teknik Kimia Konsentrasi Teknologi Pengolahan Limbah
Pendidikan Non Formal :
1. 1994, Kursus Organ tingkat P1 s/d P3 TMA di Medan Musik
2. 1996, Kursus Komputer Paket Intro, WordStar dan DbaseIII plus di TCC
3. 1998, Kursus English Conversation Program di BBC Lerning Centre.
4. 1999, Pelatihan Penerapan Komputasi Proses Teknik Kimia di Fakultas Teknik
USU.
6. 2002, Pelatihan Pengolahan Air untuk Kebutuhan Industri di Fakultas Teknik USU
7. 2002, Pelatihan Boiler and Resin ION Exchange di Siskem Training Program
8. 2003, Workshop Merakit PC plus Audio-Video Editing di FMIPA-USU.
9. 2003, Kursus Komputer paket Visual Basic di LM Patra
10.2004, Workshop Water and Waste Water Treatment di Hotel Emerald Garden
11.2004, Workshop ISO9001 ; 2000 di Lab Pariwisata USU.
12.2004, Junior Basic Banking Course di PT. Bank SUMUT
13.2005, Workshop Audit Command Language Ver. 6.0 di PT. Bank Sumut.
14.2006, Staff Development Program Angk II Gel III di PT. Bank Sumut.
Judul Penelitian / Karya Ilmiah :
1. 2001, Total Heat Loss in Crude Destilation Unit II, Laporan Kerja Praktek di Unit
Pengolahan I PERTAMINA Pkl. Brandan.
2. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Azadirachtin sebagai bahan aktif Pestisida dari
daun Mimba, Laporan Penelitian Teknik Kimia USU.
3. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Bahan Pestisida dari Daun Mimba, Seminar
Nasional MIPA UNIMED.
4. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Bahan Pestisida dari Daun Mimba, Sepuluh
Besar terbaik Program Kreatifitas Mahasiswa diselenggarakan oleh DIKTI.
5. 2002, Pra Rancangan pabrik Natrium Tio Sulfat Pentahidrat (Na2S2O35H2O) dari
Natrium Karbonat (Na2CO3) dan Sulfur kapasitas 400.000 Ton/Tahun, Tugas
Akhir Jurusan Teknik Kimia USU.
6. 2006, Perbaikan Struktur Dana PT. Bank Sumut dalam menghadapi Resiko
Likuiditas, Makalah terbaik Pertama pada Staff Development Program (SDP)
Angk II gel III kerja sama PT. Bank Sumut dengan Lembaga Pengembangan
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN PENGESAHAN iii
HALAMAN PENETAPAN PANITIA PENGUJI iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
UCAPAN TERIMA KASIH vii
RIWAYAT HIDUP viii
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 3
1.2.Perumusan Masalah 3
1.3.Tujuan Penelitian 3
1.4.Manfaat Penelitian 3
1.5.Lingkup Penelitian 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Arang 5
2.2. Komposisi Bahan Baku 6
2.3. Proses Pembuatan Arang 9
2.4. Emisi Gas Buangan Briket Arang 13
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 15
3.1. Lokasi Penelitian 15
3.2. Alat dan Bahan 15
3.4. Model Rancangan 20
3.5. Analisa Varian 20
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 22
4.1. Hasil Uji Pendahuluan 22
4.2. Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi
Perekat terhadap Variabel Uji 23
BAB V. KESIMPULAN 42
5.1. Kesimpulan 42
5.2. Saran 43
DAFTAR PUSTAKA 44
LAMPIRAN A DATA HASIL PERCOBAAN LA-1
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel.2.1. Sifat Fisika dan Kimia Arang 6
Tabel.2.2. Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit 7
Tabel 2.3. Sifat Fisika Tandan Kosong Kelapa Sawit 8
Tabel.2.4. Baku Mutu Emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara 14
Tabel 4.1. Hasil Uji Pendahuluan 22
Tabel 4.2. Data Pengamatan Uji Nilai Bakar 23
Tabel 4.3. Hasil Uji Statistik Nilai Kalor Briket 25
Tabel 4.4. Data Pengamatan Uji Total Carbon 26
Tabel 4.5. Hasil Uji Statistik Total Karbon Terikat 28
Tabel 4.6. Data Pengamatan Uji Kadar Air 29
Tabel 4.7. Hasil Uji Statistik Kadar Air Briket 31
Tabel 4.8. Data Pengamatan Uji Kadar Abu 32
Tabel 4.9. Hasil Uji Statistik Kadar Abu Briket 33
Tabel 4.10. Data Pengamatan Uji Kadar COx 35
Tabel 4.11. Hasil Uji Statistik Kadar CO2 36
Tabel 4.12. Data Pengamatan Uji Tekan 38
Tabel. 4.13. Hasil Uji Statistik Kekokohan Briket 39
Tabel. 4.14. Data Uji Debu/Pm10 40
Tabel 4.15. Hasil Uji Emisi 41
Tabel LA.1 Data Hasil Pengamatan Tes Pendahuluan LA-1
Tabel. LA. 2 Data hasil pengamatan uji nilai bakar LA-1
Tabel. LA. 3 Data hasil pengamatan uji CO2 LA-2
Tabel. LA. 4 Data hasil pengamatan uji total karbon LA-2
Tabel. LA. 5 Data hasil pengamatan uji kadar air LA-3
Tabel. LA. 6 Data hasil pengamatan uji kadar abu LA-3
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar.4.1. Grafik Perlakuan vs Nilai Bakar 24
Gambar.4.2. Grafik Perlakuan vs Karbon Terikat 27
Gambar.4.3. Grafik Perlakuan vs Kadar Air 30
Gambar.4.4. Grafik Perlakuanvs Kadar Abu 33
Gambar.4.5. Grafik Perlakuan vs Kadar COx 36
Gambar.4.6. Grafik Perlakuan vs Uji Tekan 38
Gambar.LB.1. Ball Mill LB-1
Gambar.LB.2. Tray Drier LB-1
Gambar.LB.3. Muffle Furnace LB-2
Gambar.LB.4. Dust Sampler LB-2
Gambar.LB.5. Serabut Tandan Kosong LB-3
Gambar.LB.6. Cangkang Kelapa Sawit LB-3
Gambar.LB.7. Alat Uji Emisi LB-4
Gambar.LB.8. Briket Arang LB-4
DAFTAR SINGKATAN
JK : Jumlah kwadrat
KT : Kwadrat Tengah
DK : Derajat Kebebasan
ANAVA : Analisa Varian
KLH : Kementerian Lingkungan Hidup
MENLH : Menteri Negara Lingkungan Hidup
TKS : Tandan Kosong Sawit
PLTU : Pembangkit Listrik Tenaga Uap.
PKS : Pabrik Kelapa Sawit
RAL : Rancangan Acak Lengkap.
FMIPA : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
AAS : Atomic Absorbent Spectofotometer
UV : Ultra Violet
CO2 : Carbondioksida
NO2 : Nitrogen Dioksida
SO2 : Sulfur Dioksida
PaK0 : Perbandingan komposisi bahan 1:10 dan komposisi perekat 0%.
PaK1 : Perbandingan komposisi bahan 1:10 dan komposisi perekat 10%.
PaK2 : Perbandingan komposisi bahan 1:10 dan komposisi perekat 20%.
PaK3 : Perbandingan komposisi bahan 1:10 dan komposisi perekat 30%.
PbK0 : Perbandingan komposisi bahan 1:20 dan komposisi perekat 0%.
PbK1 : Perbandingan komposisi bahan 1:20 dan komposisi perekat 10%.
PbK2 : Perbandingan komposisi bahan 1:20 dan komposisi perekat 20%.
PbK3 : Perbandingan komposisi bahan 1:20 dan komposisi perekat 30%.
PcK0 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 0%.
PcK1 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 10%.
PcK2 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 20%
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Krisis energi yang menimpa negara Indonesia ditandai dengan semakin langkanya
BBM di tengah-tengah masyarakat serta harga BBM yang merangkak naik disebabkan
harga minyak dunia yang melonjak tinggi sekali. Rencana penghapusan subsidi BBM
secara bertahap menyebabkan kenaikan harga BBM. Kenaikan ini mempengaruhi daya
beli masyarakat di golongan ekonomi lemah dan mengurangi kemampuan dari industri
kecil yang menggunakan BBM. Penggunaan kayu bakar dan arang yang berasal dari
kayu bakau menyebabkan lingkungan menjadi rusak. Seperti yang kita ketahui bahwa
hutan bakau dipantai merupakan habitat dari beberapa spesies laut dan merupakan
daerah penyangga pantai dari ancaman abrasi. Jika hutan bakau dirusak karena
penggunaan kayu sebagai arang maka sudah dapat dipastikan ancaman kerusakan
ekosistem pantai dan ancaman abrasi bahkan yang lebih dasyat adalah bencana tsunami
dapat dengan mudah menghancurkan desa-desa pantai karena tidak adanya penyangga
antara pantai dengan lautan. Adanya hal-hal yang diuraikan diatas memicu penulis untuk
mendapatkan sumber energi alternatif dari bahan bahan limbah organik disekitar kita.
Salah satu sumber energi alternatif itu adalah briket arang dimana bahan-bahan
penyusunnya berasal dari tandan kosong dan cangkang kelapa sawit. Bahan-bahan
kelapa sawit. Bahan-bahan tersebut tidak mempunyai nilai ekonomis yang tinggi, namun
jika diabaikan dan dibiarkan berserakan akan membuat lingkungan menjadi rusak dan
jika dibakar didalam incenerator akan menyebabkan pencemaran udara. Pabrik pengolah
kelapa sawit yang memiliki kapasitas terpasang 30 ton/jam menghasilkan tandan
kosong kelapa sawit (TKS) 120 ton/hari. (Darnoko dan Guritno, 2003).
Sumatera Utara sebagai salah satu provinsi yang memiliki lahan perkebunan kelapa
sawit yang cukup luas sekitar 229.512 Ha pada tahun 2007 tentu memiliki sumber yang
disebutkan diatas secara melimpah (Anonim, 2007).
Briket arang adalah arang yang diperoleh dengan membakar bio massa kering
dengan sedikit udara (karbonisasi). Bio massa adalah bahan organik yang berasal dari
jasad hidup baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan. Contoh biomassa adalah dedaunan,
rerumputan, ranting, gulma, serta limbah pertanian dan peternakan serta gambut (
Johannes, 1991 ).
Beberapa penelitian mengenai bio arang telah dilakukan dibeberapa daerah lain
dimana bahan penyusunnya beraneka ragam. Bahan-bahan penyusunnya antara lain dari
kotoran lembu, sampah pekarangan rumah, ampas tebu dan ilalang. Ismu Ati Adan
(1998) meneliti pembuatan briket dari bahan sampah organik seperti dedaunan, ampas
kelapa dan sampah dapur rumah tangga. Widarto dan Suryanta (1995) meneliti
pembuatan briket dari kotoran lembu dan jerami limbah pertanian. Darnoko dan Guritno
(1994) meneliti pembuatan briket dari tandan kosong kelapa sawit dan mereka juga
meneliti karakteristik dasar dari Briket arang TKS. Dari hasil penelitiannya mereka
air sekitar 8 %. Debby Shintya Dewi (2005) meneliti karakterisitik dasar briket dari
campuran ilalang dan cangkang kelapa sawit. Debby memperoleh briket yang
mempunyai nilai bakar yang tertinggi (5496,0729 kal/gr) pada konsentrasi perekat 30%.
Fungsi ilalang dalam penelitian Debby tersebut adalah sebagai perekat briket. Hal ini
dikarenakan ilalang mengandung lignin dan memiliki serat.
Dalam penelitian ini, penulis akan membuat briket arang dari cangkang kelapa
sawit dan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) dengan bahan perekat tanah liat. Tanah
liat digunakan oleh penulis sebagai bahan perekat dikarenakan tanah liat banyak
ditemukan disekitar kita dan harganya relatif murah.
Menurut Widarto dan Suryanta (1995) beberapa kelebihan briket arang
dibandingkan dengan arang konvensional adalah :
a. Bentuk ukurannya seragam, karena briket arang dibuat dengan alat pencetak
khusus yang bentuk dan besar kecilnya bisa diatur sesuai dengan yang
dikehendaki.
b. Mempunyai panas pembakaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan arang
biasa.
c. Tidak berasap (jumlah asap kecil sekali) dibanding dengan arang biasa yang
banyak mengandung asap tebal.
d. Tampak lebih menarik, karena bentuk dan ukurannya bisa dibuat sesuai dengan
kehendak kita. Di samping bentuk dan ukurannya menarik, pengemasannya juga
mudah.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan informasi yang dikemukakan diatas ingin diteliti bagaimana pengaruh
campuran tandan kosong dan cangkang kelapa sawit serta perekat tanah liat terhadap
karakteristik dasar briket arang yang dihasilkan.
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menentukan rasio campuran tandan kosong, cangkang kelapa sawit dan tanah liat
yang mempunyai nilai bakar yang optimum dan menghasilkan emisi gas buang
yang berada dibawah ambang batas emisi gas buang dalam pembuatan briket
arang.
2. Mengetahui pengaruh komposisi bahan dan komposisi perekat tanah liat
terhadap karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi kepada masyarakat mengenai
manfaat lain dari tandan kosong dan cangkang kelapa sawit untuk dimanfaatkan sebagai
briket arang serta pengaruh dari rasio campuran tandan kosong, cangkang kelapa sawit
dan tanah liat terhadap karakteristik briket arang yang dihasilkan.
1.5. Lingkup Penelitian
1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan proses karbonisasi (pengarangan)
dalam sebuah muffle furnace.
2. Temperatur karbonisasi ditentukan dengan uji pendahuluan pada rentang suhu
100 oC sampai dengan 800 oC dengan interval suhu 100 oC.
3. Tandan kelapa sawit dan cangkang kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT.
Jaya Baruna Pratama yang berlokasi di kecamatan Pangkalan Susu Kabupaten
Langkat.
4. Variabel yang diteliti adalah :
a. Rasio cangkang dan tandan kosong kelapa sawit adalah 1:10 ; 1:20 dan 1:30.
b. Perekat yang digunakan adalah tanah liat dengan karakteristik sudah
dipisahkan dari batu krikil dan pasir, dengan konsentrasi perekat adalah 0%,
10%, 20% dan 30 %.
5. Briket arang yang dibuat berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan
tinggi 5 cm.
6. Parameter uji yang dilakukan terhadap briket arang meliputi uji nilai bakar
briket,uji kadar air, kadar abu, zat mudah terbang, karbon terikat dan uji emisi
gas buang dari briket yang dihasilkan.
7. Membandingkan briket arang yang dibuat dengan briket batubara yang
mempunyai spesifikasi dikeluarkan oleh Dirjen Pertambangan Umum No.2178
a.k / 213/DDJP/93 tanggal 4 Desember 1993 adalah sebagai berikut :
Briket batu bara karbonisasi untuk rumah tangga adalah :
b. Zat mudah terbang 12.0 s/d 15.0 %
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arang
Arang adalah suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon dihasilkan
dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika
pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan
pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan
tidak teroksidasi (Sembiring dan Sinaga, 2003)
Konversi kayu menjadi arang merupakan salah satu proses yang paling tua yang
dilakukan oleh umat manusia. Saat ini teknologi memproduksi arang adalah penting
dalam negara-negara industri dan negara-negara berkembang. Rendemen praktis
rata-rata produksi arang secara industri sekitar 35%. Produk yang diperoleh juga tergantung
pada kayu, dan tergantung pada faktor-faktor seperti spesies kayu dan ukuran kayu,
sistem karbonisasi, waktu pemrosesan dan suhu akhir. (Anonim, 1995).
Arang lebih baik dibandingkan dengan kayu bakar sebab nilai bakar arang serta
densitas arang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kayu bakar. Arang dapat disimpan
lama, ringkas dan ringan. Di Indonesia, sampai kini arang masih banyak digunakan
Jenis arang kayu yang lazim adalah :
a) Briket arang, yaitu arang yang mempunyai bentuk tertentu yang kerapatannya tinggi.
Jenis ini diperoleh dengan cara pengempaan (pemampatan) arang halus yang
dicampur dengan bahan perekat. nilai kalor briket arang ialah 6000-7000 kalori per
gram.
b) Arang aktif, yaitu arang yang mempunyai daya serap tinggi terhadap cairan atau gas.
Arang aktif dibuat dengan cara mengalirkan uap panas melalui serbuk atau butiran
arang pada suhu 900oC. Di samping itu dapat pula dibuat dari serbuk kayu yang
dicampur dengan bahan kimia melalui proses pengarangan dan aktivasi secara
bersama pada suhu sekitar 600oC (Anonim, 1988)
Karbon yang merupakan kandungan utama dari arang mempunyai sifat fisika dan
kimia tertentu. Sifat fisika dan kimia dari karbon tergantung pada struktur kristal karbon
tersebut. Densitasnya bervariasi dari 2,25 g/cm3 untuk grafit dan 3,51 g/cm3 untuk intan.
Untuk grafit, titik leleh adalah 3500oC sampai dengan 4830oC. Unsur karbon merupakan
bahan yang sulit bereaksi. Karbon tidak dapat larut dalam air, asam-basa encer dan
pelarut organik (Anonim, 1983).
Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang
Kerapatan 0.45 g/cm3
Kerapatan Total 1.38 – 1.46 g/cm
Porositas 70 %
Permukaan dalam 50 m
Kekuatan Pemampatan 26 N/mm2
Berat bagian terbesar 80 – 220 kg/m2
Kandungan air 5 – 8 %
Kandungan karbon 80 – 90 %
Kandungan Abu 1 – 2 %
Nilai Kalori 29 – 33 MJ/kg
Zat-zat mudah menguap 10 – 18 %
(Anonim, 1995)
2.2 Komposisi Bahan Baku 2.2.1 Tandan Kosong Sawit
Tandan kosong sawit (TKS) merupakan salah satu limbah industri minyak sawit
yang jumlahnya cukup banyak dan mengandung serat yang cukup banyak serta sampai
saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Menurut hasil penelitian, 1 hektar kebun
kelapa sawit akan menghasilkan sekitar 1,5 ton TKS kering atau 2,64 ton TKS (kadar air
±50%) per tahun (Anonim, 2005).
Pemanfaatan TKS sebagai sumber energi berupa briket arang di samping
memberikan keuntungan secara finansial, juga akan membantu di dalam pelestarian
lingkungan. Sebagai biomassa lignoselulosik, TKS dapat dibuat arang dengan proses
lanjut menjadi briket arang untuk menaikkan densitasnya serta memberikan bentuk yang
beraturan (Guritno,1997). Selain itu energi panas dari TKS sebesar 18.795 kJ/kg sangat
potensial digunakan sebagai sumber energi alternatif (Anonim, 2005).
Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai bahan organik memiliki suatu karakteristik
dasar berupa sifat fisika dan kimia. Sifat fisika dan kimia dari Tandan Kosong Kelapa
Sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 berikut :
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit
No. Komponen Kimia Komposisi (%)
Tabel 2.3 Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit
10 Rapat masa tumpukan serpih
(campuran), kg/m³ 177,98
(Eka, 2000)
2.2.2 Cangkang Biji Kelapa Sawit
Tempurung (cangkang) biji kelapa sawit, selain digunakan sebagai bahan bakar
atau arang juga digunakan sebagai pengeras jalan. Cangkang kelapa sawit termasuk
bahan berlignoselulosa yang berkadar karbon tinggi dan mempunyai berat jenis yang
lebih tinggi daripada kayu yang mencapai 1,4 g/ml. sehingga karakteristik ini
memungkinkan bahan tersebut baik untuk dijadikan arang. Nilai energi panas cangkang
Pada industri minyak sawit, setiap harinya dihasilkan limbah berupa tandan
kosong sawit dan cangkang. Cangkang yang dihasilkan sebanyak 7% per ton tandan
buah segar (TBS) atau sekitar 50,4 ton setiap harinya., dengan asumsi kapasitas
produksi 30 ton/jam dengan waktu operasi 24 jam perhari (Santi Purwaningsih et al,
2000).
2.2.3 Tanah Liat
Tanah Liat merupakan partikel silikat hidrous yang berdiameter kurang dari 4
mikrometer serta mengandung hablur-hablur silika dan alumina yang halus.
Unsur-unsur ini terdiri dari silikon, oksigen dan alumunium banyak terdapat dikerak bumi.
Tanah liat terbentuk dari proses peluluhan batuan silika oleh asam karbonik dan
sebagian terbentuk dari aktivitas hidro thermal (Anonim, 2005).
Tanah liat adalah suatu zat yang terbentuk dari kristal-kristal yang sangat kecil.
Kristal-kristal ini terdiri dari mineral-mineral yang disebut kaolinit. Kristal-kristal ini
berbentuk segi enam dengan permukaan datar. Tanah liat termasuk hidrosilikat alumina
dan dalam keadaaan murni mempunyai rumus Al2O3 2SiO2 2H2O dengan komposisi
47% Oksida Silinium (SiO2), 39% Oksida Alumunium (Al2O3) dan 14% air (H2O).
Tanah Liat terdiri dari tiga golongan besar yaitu kaolinite-serpentine, Illite dan
smectite. Tanah liat merupakan bahan pembuat keramik, briket, batu bata, peralatan
Berdasarkan tempat pengendapan dan jarak pengangkutannya dari daerah asal
tanah liat dapat dibagi dalam 2 jenis yaitu :
- Tanah liat Residu
- Tanah liat endapan
Tanah liat yang telah dikeringkan akan mengeras dan mempunyai sifat plastis hal
ini dikarenakan tanah liat memiliki ikatan ion atau ikatan kovalen bahkan lebih sering
kombinasi dari keduanya. (Ambar, 1997)
2.3 Proses Pembuatan Arang
Arang kayu dibuat dengan cara memanasi kayu secara langsung atau tidak langsung,
di dalam timbunan tanah, tanur penyuling, oven tanpa atau dengan udara terbatas. Untuk
pembuatan arang batangan yang baik, dipakai jenis kayu berdaun lebar yang berat atau
agak berat. Bahan baku utama untuk membuat arang halus adalah serbuk, kulit dan
serpihan kayu dari sisa-sisa penggergajian. Berdasarkan produk yang dihasilkan ada dua
macam arang kayu, yaitu :
a. Arang kayu batangan
b. Arang kayu halus atau pecahan
Ada beberapa cara proses pembuatan arang yang secara garis besar dapat dibagi
menjadi 2 cara proses pembuatan yaitu :
a. Proses sederhana.
2.3.1 Proses Sederhana.
Pada proses sederhana ini kayu atau bahan baku arang dimasukkan kedalam tanah
yang terlebih dahulu digali atau kedalam bak beton. Kayu atau bahan bahan baku arang
disusun sedemikian rupa sampai galian tanah atau bak tadi penuh. Kemudian kayu atau
bahan baku arang tadi dibakar sampai mengeluarkan asap putih yang tebal. Setelah
muncul asap putih kemudian galian tanah atau bak ditutup rapat. Biarkan sampai asap
tidak muncul lagi. Setelah itu arang siap diambil untuk dikemas.
2.3.2 Proses Moderen.
Pada proses moderen proses pembuatan arang ada beberapa cara yaitu :
a. Proses dengan kiln.
b. Proses destilasi destruktif.
c. Proses briket arang.
A. Proses dengan kiln.
Pada proses kiln kayu atau bahan baku arang dibakar di dalam kiln (semacam
oven pengering) dengan suhu pengarangan yang dapat mencapai 400-1600oC. Waktu
pengolahannya 2 sampai 30 hari. Ada beberapa jenis kiln, yang dibedakan menurut
bentuk dan bahan konstruksinya, yaitu kiln tanah liat atau batu, kiln kubah, kiln sarang
lebah atau empat persegi panjang. Kapasitas produksi pengolahan bergantung pada
volume kiln, yaitu antar 150 kg hingga 30 ton arang untuk setiap pembakaran.
B. Proses destilasi destruktif.
Pada cara ini, alat yang digunakan dapat berbentuk penyuling atau oven
Pemanasannya biasanya dilakukan dengan mengalirkan gas panas yang tidak bereaksi.
Suhu maksimum pengolahan sekitar 400oC sampai 500oC dalam waktu 20 sampai 30
jam. Arang yang dihasilkan berbentuk batangan atau serbuk.
C. Proses briket arang
Selain bentuk arang yang telah disebutkan diatas berdasarkan perkembangan
teknologi ada satu jenis lagi arang. Arang yang dimaksud adalah briket arang. Arang
yang dibuat berdasarkan pencampuran bahan-bahan yang memiliki nilai karbon tinggi
dan dengan memampatkannya pada tekanan tertentu serta memanaskan pada suhu
tertentu sehingga kadar airnya bisa ditekan seminimum mungkin sehingga dihasilkan
bahan bakar yang memiliki densitas yang tinggi, nilai kalor yang tinggi serta asap
buangan yang minimum.
Pembuatan briket arang dilakukan dengan metode langsung dalam suatu
kiln/reaktor dengan kondisi pembakaran dan udara yang terkontrol. Biomassa sebagai
bahan baku perlu dikeringkan terlebih dahulu untuk menurunkan kadar air dari sekitar
60 % menjadi 20 %. Pengeringan dapat dilakukan dengan sinar matahari di atas rak-rak
kayu. Untuk memudahkan pengeringan, biomassa perlu dipotong-potong terlebih
dahulu.
Kiln yang digunakan berbentuk silinder yang terbuat dari plat besi. Volume reaktor
sekitar 7 m3 dengan kapasitas biomassa kering sebesar 1 ton. Proses pengarangan.
berlangsung dalam waktu 24 jam mulai dari pemuatan, penyalaan, pengarangan sampai
Arang hasil pembakaran digiling dengan mesin hammermill sampai halus dan
selanjutnya diayak. Pencetakan arang dilakukan dengan menggunakan mesin kempa
hidrolik yang mempunyai kapasitas tekanan sebesar 30 ton. Sebelum dilakukan
pencetakan, serbuk arang dicampur dengan bahan perekat yaitu tepung kanji. Mesin
ekstruder juga dapat digunakan untuk mencetak arang secara kontinu. Penggunaan
mesin ekstruder disamping untuk mencetak arang, dapat juga berfungsi untuk
mencampurkan perekat dan serbuk arang dan memasaknya. Arang yang dihasilkan lebih
bagus dan padat dibandingkan dengan arang hasil cetakan dengan menggunakan kempa
hidrolik. (Darnoko dan Guritno, 1995)
2.3.3 Karakteristik Briket Batu Bara.
Spesifikasi briket batu bara berdasarkan keputusan Dirjen Pertambangan Umum
No. 2178 a.k /213/DDJP/93 tanggal 4 Desember 1993 adalah sebagai berikut :
1. Briket batu bara karbonisasi tipe telur untuk industri makanan dan industri kecil
adalah (Anonim, 1998) :
a. Nilai kalori 6000 s/d 7500 kal/gram
b. Zat mudah terbang 8,0 s/d 15 %.
c. Belerang lebih kecil dari 1 %.
d. Kadar air lebih kecil dari 7.5 %.
2. Briket batu bara karbonisasi untuk rumah tangga adalah :
a. Nilai kalori 5000 s/d 6300 kal/ gr
c. Belerang lebih kecil dari 7,5 %
Syarat syarat dari briket batu bara yang baik adalah ( Ahsonul dan Taufik, 1994) :
1. Kesanggupan untuk nyala.
2. Unjuk kerja pembakaran yang baik.
3. Waktu penyalaan yang cepat.
4. Emisi COx, SOx dan NOx yang rendah.
5. Effisiensi pembakaran yang tinggi.
6. Effisiensi pembakaran yang tinggi.
7. Effisiensi thermal yang tinggi
8. Tidak mengeluarkan asap yang berlebihan dan berbau.
9. Tidak mudah pecah dalam transportasi.
10.Tidak berjamur jika disimpan dalam waktu yang cukup lama.
11.Kandungan abunya cukup rendah.
2.3.4 Kelebihan Briket Arang dibandingkan dengan Arang Konvensional
Menurut Widarto dan Suryanta (1995) beberapa kelebihan briket arang
dibandingkan dengan arang konvensional adalah :
e. Bentuk ukurannya seragam, karena briket bioarang dibuat dengan alat
pencetak khusus yang bentuk dan besar kecilnya bisa diatur sesuai dengan
f.Mempunyai panas pembakaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan arang
biasa.
g. Tidak berasap (jumlah asap kecil sekali) dibanding dengan arang biasa yang
banyak mengandung asap tebal.
h. Tampak lebih menarik, karena bentuk dan ukurannya bisa dibuat sesuai
dengan kehendak kita. Di samping bentuk dan ukurannya menarik,
pengemasannya juga mudah.
2.4. Emisi Gas Buangan Briket Arang
Pencemaran udara menurut SK Menteri KLH No. 02/MENKLH/ 1988 adalah masuk
atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau berubahnya tatanan
(komposisi) udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas udara
menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannnya.
Emisi udara berdasarkan SK menteri KLH No.KEP-13/MENLH/3/1995 adalah
makhluk hidup, zat,energi dan atau komponen lain yang dihasilkan dari kegiatan yang
masuk atau dimasukkan ke udara ambien.
Udara ambien berdasarkan Peraturan Pemerintah No.41 tahun 1999 adalah udara
bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada didalam wilayah yuridiksi
Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk
hidup dan unsure lingkungan hidup lainnya. (Philip,2002)
Berdasarkan definisi definisi yang telah disebutkan diatas setiap kegiatan yang
ambang batas yang telah ditetapkan oleh pemerintah sehingga tidak merusak
lingkungan. Pembakaran briket arang yang dihasilkan dari penelitian ini yang berpotensi
menyebabkan pencemaran udara sudah tentu harus mematuhi aturan-aturan ambang
batas yang ditetapkan oleh pemerintah. Disebabkan peraturan pemerintah mengenai
ambang batas pemabakaran briket arang tidak ada maka diambil pendekatan dengan
ambang batas pencemaran udara yang disebabkan pembakaran batu bara. Berikut ini
akan disajikan baku mutu untuk pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakar batu bara
sesuai dengan SK menteri KLH No.13/MENLH/3/1995.
Tabel 2.4 Baku Mutu Emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara.
NO PARAMETER BATAS AMBANG
(mg/m3)
1
2
3
4
Total Partikel
Sulfur Dioksida (SO2)
Nitrogen Oksida (NO2)
Opasitas
150
750
850
20 %
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian FMIPA Universitas Sumatera
Utara dan Laboratorium Proses Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara. Penelitian
berlangsung selama lebih kurang 13 bulan mulai bulan Februari 2006 s/d Februari
2007.
3.2 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain :
- media cetak briket berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5
cm serta tekanan 2 ton (2500 KN/m2)
- Dongkrak hidrolik dengan kemampuan tekan 2 ton (2500 KN/m2)
- Muffle Furnace
- Oven
- Bom Kalorimeter
- Crucible porcelain
- Timbangan Analitis
- Desikator
- Peralatan Analisa Gas
- Hardener Meter
Bahan yang digunakan :
- Cangkang Kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama
berlokasi di kecamatan Pkl. Susu Kabupaten Langkat.
- Tandan Kosong Kelapa Sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama
berlokasi di kecamatan Pkl. Susu kabupaten Langkat.
- Tanah Liat berasal dari halaman rumah di Perumnas Simalingkar dan telah
dibersihkan dari kotoran dan batu krikil.
- Air sebagai bahan pencampur dari tandan kosong, cangkang dan tanah liat
sehingga campuran menjadi berbentuk adonan.
- Barium Hidroksida 0,1 N
- Indikator Phenol pthalein
- HCL 0,1 N
- Na2CO3 0,1 N
3.3 Prosedur Kerja.
Dalam penelitian ini ada beberapa tahapan yang dilakukan yaitu :
1. Tahap penyiapan bahan baku.
2. Tahap uji pendahuluan.
3. Tahap pengarangan.
5. Tahap analisa
6. Tahap uji statistik
3.3.1 Tahap Penyiapan 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 tahapan selanjutnya.
Adapun tahap penyiapan bahan baku dilakukan dengan mongering anginkan
tandan kosong kelapa sawit terlebih dahulu sebelum digunakan. Untuk mempermudah
pengeringan tandan kosong kelapa sawit dibelah menjadi 4 (empat) bagian. Begitu juga
dengan cangkang kelapa sawit di bersihkan dari kotoran hal ini bertujuan agar proses
pengarangan dapat berlangsung sempurna dan tidak terganggu dengan kotoran yang ada.
Kemudian tandan kosong dipotong kecil-kecil untuk mempermudah dan mempercepat
proses pengarangan.
3.3.2 Tahap Uji Pendahuluan
Tahap ini bertujuan untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi yang
menghasilkan nilai total karbon yang paling optimum. Suhu karbonisasi optimum ini
yang menjadi dasar dari suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya.
Tahap ini dilakukan dengan memasukkan tandan kosong kelapa sawit kedalam
furnace kemudian suhu diatur pada 100oC dan dibiarkan selama 1 jam. Setelah 1 jam
arang atau belum jika sudah maka dianalisa nilai total karbon terikatnya. Kemudian
dilanjutkan dengan suhu 200oC, 300oC, 400oC, 500oC dan suhu diatasnya. Jika nilai total
karbon terikatnya meningkat maka suhu terus ditambah namun jika nilai total karbon
terikatnya menurun maka uji pendahuluan dihentikan. Perlakuan diulangi untuk bahan
cangkang kelapa sawit.
3.3.3 Tahap Pengarangan
Tahap ini bertujuan untuk mengubah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong
sawit menjadi serbuk arang yang digunakan pada tahap selanjutnya.
Bahan-bahan yang telah disiapkan diarangkan dengan cara dimasukkan kedalam
muffle furnace yang telah diset suhunya pada 500 oC selama 1 jam (suhu pengarangan
didapat dari tahap uji pendahuluan). Cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa
sawit dimasukkan kedalam furnace secara bergantian. Dimana setelah cangkang telah
habis dibakar didalam furnace baru dilanjutkan dengan tandan kosong sawit. Setelah itu
arang dari kedua bahan dihaluskan dengan cara digiling sampai halus dengan
menggunakan ball mill. Kemudian diayak. Proses pengayakan dengan menggunakan
ayakan biasa tidak menggunakan ayakan mesh karena ukuran mesh dari bahan briket
pada penelitian ini tidak diukur parameternya.
3.3.4 Tahap Pencetakan dan Pengeringan
Serbuk arang dari 2 bahan berbeda yaitu campuran cangkang dan TKS kemudian
Konsentrasi tanah liat adalah 0 %, 10%, 20% dan 30% (w/w). Campuran tadi
ditambahkan air secukupnya, kemudian dimasukkan kedalam alat pencetak yang
mempunyai ukuran teknis diameter 10 cm dan tinggi 5 cm. Kemudian ditekan dengan
alat pengempa yang mempunyai kekuatan tekan 2 ton (2500 KN/m2). Briket yang sudah
selesai dicetak dimasukkan kedalam oven untuk dikeringkan dengan temperatur 100 0C.
3.3.5 Tahap Analisa
Tahap ini bertujuan untuk menganalisa karakteristik dasar dari briket arang yang
dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain nilai bakar, nilai total karbon terikat, nilai
kadar air, nilai kadar abu, nilai kadar debu (Pm10) dan uji emisi gas buang dari briket
arang.
A. Analisa Nilai Bakar
- Sebanyak + 1 gram briket ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam cawan
kwarsa lalu kedua katup bomb dihubungkan dengan kawat NiCr.
- Kedua kawat pada bomb dicuci dengan + 10 ml air suling.
- Hubungan kawat pada bomb diperiksa dengan stop kontak, bomb dinyalakan
dengan menekan tombol “test bomb”.
- Bomb diisi dengan oksigen sampai tekanan 30 atm dan bomb dimasukkan
kedalam vessel yang sudah diisi dengan 2 liter air lalu tombol bomb ditekan
- Aliran listrik heater dijalankan dan sampai lampu dan ampere meter dari heater
berjalan secara otomatis (Suhu Vessel dan jacket sama ).
- Suhu awal To dibaca hingga konstan.
- Tombol fire ditekan hingga lampu menjadi mati (Lampu Ready to Fire mati),
tunggu selama 10 menit serta baca suhu Ta hingga konstan.
- Heater listrik dimatikan dan bomb diangkat dengan hati-hati, kemudian gas
dikeluarkan serta cairan dari bomb dibilas dengan larutan Barium Hidroksida 0,1
N dengan indikator phenol pthalein.
- Na2CO3 0,1 N ditambahkan sampai terbentuk endapan dimana endapan yang
terbentuk disaring dan sisa Na2CO3 di titar dengan HCL 0,1 N.
B. Analisa Kadar Air
Crucible di timbang (A1) kemudian briket dimasukkan kedalam crucible lalu di
timbang (A2). Berat Briket (W1). Dimana dinyatakan sebagai W1 = A2- A1. Briket dan
crucible dimasukkan kedalam oven pada suhu 105 oC selama 1 jam. Kemudian
Dimasukkan kedalam desikator. Lalu ditimbang.
Rumus : Kadar Air = 100%
C. Analisa Kadar Abu
- Briket ditimbang sebanyak 5 gram, kemudian dimasukkan kedalam crucible
yang sudah ditentukan beratnya.
- Briket dipanaskan atau dibakar dalam bunsen sampai tidak keluar asap lagi.
Kemudian dimasukkan ke dalam Muffle Furnace pada suhu 550 oC selama 2
jam.
- Briket tadi kemudian didinginkan dalam desikator sampai suhu kamar.
Kemudian di timbang.
Rumus : Kadar Abu = X100%
C B A−
Dimana A = bobot crucible + Abu B = bobot crucible kosong C = bobot briket
D. Tahap Uji Kadar Bahan Mudah Terbakar dan Menguap
- Briket sebanyak sebanyak 5 gram ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam
crucible yang tertutup yang sudah ditentukan beratnya.
- Briket tersebut kemudian dibakar didalam furnace selama 7 menit pada suhu
990oC.
Rumus : VCm =
Dimana VCm = Volatile Combustible Matter (%) D = Berat sample (gr)
C = Berat zat sisa pembakaran (gr)
A = Berat zat sisa pembakaran + berat crucible (gr) B = Berat crucible kosong (gr)
E. Tahap Uji Kadar Karbon Terikat
Kadar karbon terikat (Fixed Carbon) ditentukan berdasarkan persamaan sebagai
berikut :
- Udara yang akan dianalisa dihisap dengan dust sampler yang telah dipasang
kertas saring dengan ukuran 10 µm yang telah ditimbang terlebih dahulu
beratnya.
- Kemudian alat dust sampler dihidupkan selama lebih kurang 1 jam.
- Setelah 1 jam alat dust sampler dimatikan kemudian kertas saring yang sudah
Rumus : Pm =
B B A−
x 100%
Dimana : A = Berat Kertas Saring + Debu (gr) B = Berat Kertas Saring (gr)
Pm = Kadar Debu
G. Tahap Uji Emisi Buangan Briket
- Uji emisi dilakukan dengan melakukan pembakaran briket pada tungku
pembakaran.
- Asap hasil pembakaran dihisap dengan alat impinger yang terdiri dari
kompressor penghisap yang dihubungkan dengan tabung yang berisi larutan
penyerap zat-zat yang akan dianalisa, Satu tabung berisi satu larutan yang
menyerap zat pencemar yang akan dianalisa.
- Penghisapan dilakukan selama 1 jam.
- Setelah dilakukan penghisapan kemudian larutan tadi dianalisa dengan
menggunakan metode spektrofotometer dan menggunakan alat spetrofotometer
AAS dan UV.
3.4 Rancangan Percobaan
Penelitian ini dilaksanakan dengan Model Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang
terdiri dari 2 faktorial, yaitu :
Faktor I : Perbandingan konsentrasi cangkang dan TKS , yang terdiri dari 3 taraf :
Pa = Cangkang : Tandan Kosong kelapa Sawit (TKS) (1 : 10)
Pc = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) (1 : 30)
Faktor II : Konsentrasi Perekat (K), yang terdiri dari 4 taraf, yaitu :
K0 = 0 %
Untuk menganalisa data hasil pengamatan, dilakukan analisa varian (ANAVA)
untuk RAL faktorial dengan model :
Yijk = μ + αi + βj + ( )ij + Σijk
Dimana :
Yijk = Hasil pengamatan dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j dengan ulangan ke-k.
μ = Efek nilai tengah berharga konstan,
αi = Efek dari faktor P pada taraf ke-i.
βj = Efek dari faktor K pada taraf ke-j.
(αβ) = Efek interaksi dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j.
Σijk = Efek galat dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j dalam ulangan ke-k.
Analisa varian (Anava) digunakan untuk mengetahui pengaruh dari komposisi bahan
dan komposisi perekat terhadap karakteristik dasar briket yang dihasilkan secara
statistik. Dimana untuk nilai F tabel diperoleh dari buku karangan Sudjana. Perhitungan
M = Z1 + Z2 + Z3 + Z4
M =
∑
yRumus rumus yang digunakan untuk analisa varian (anava) akan disajikan sebagai
berikut :
Notasi-notasi yang digunakan dalam Anava adalah sebagai berikut :
DK = Derajat Kebebasan. KT = Kuadrat Tengah
JK = Jumlah Kuadrat
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Uji Pendahuluan
Tahap uji pendahuluan adalah tahap untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi
menghasilkan nilai total karbon terikat yang optimum dan dari hasil uji pendahuluan
suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya dilakukan. Hasil dari uji pendahuluan adalah
sebagai berikut :
Tabel. 4.1 Data hasil uji pendahuluan penentuan suhu karbonisasi
No Kode Sample Parameter
Metode 10 Tandan Kosong (300oC) 73.35 Gravimetri
Berdasarkan Tabel 4.1 di atas hasil pengukuran terhadap suhu karbonisasi 500 oC,
cangkang dan tandan kosong menghasilkan persentase nilai total karbon terikat paling
karbonisasi adalah 500 oC. Berdasarkan hal ini maka suhu karbonisasi pada tahap II
( tahap karbonisasi ) adalah pada suhu 500 oC. Pada suhu 100 oC dan 200 oC cangkang
dan tandan kosong belum menjadi arang. Pada suhu 100oC tankos mulai terbakar
(Ignition Point) dan suhu 200 oC cangkang baru mulai terbakar. Pada suhu 600o dan
700oC dapat dilihat nilai total karbon terikatnya menurun hal ini disebabkan banyak
cangkang dan tandan kosong yang berubah menjadi abu dibandingkan dengan yang
menjadi arang. Cangkang dan tandan kosong berubah menjadi abu disebabkan suhu dan
jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh cangkang dan tandan kosong cukup untuk
merubah cangkang dan tandan kosong menjadi abu. Pada penelitian ini proses
pembakaran dilakukan dengan udara yang dibatasi dengan pertimbangan jika
pembakaran dilakukan tanpa udara (pirolisis) maka sosialisasi pembuatan bio arang ini
kepada masyarakat akan menjadi lebih sulit.
4.2 Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap Variabel Uji.
4.2.1Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap Nilai Bakar
Analisa nilai bakar dilakukan untuk mengetahui nilai bakar briket dan pengaruh
dari variasi perbandingan komposisi bahan dan perekat terhadap nilai bakar dari briket
arang yang dihasilkan. Hasil analisa nilai bakar terhadap perlakuan yang dibuat (variasi
serta pengaruh perlakuan yang dibuat (variasi komposisi bahan dan komposisi perekat)
terhadap nilai bakar dapat dilihat dalam Gambar 4.1.
Tabel 4.2. Data Pengamatan Uji Nilai Bakar (Kal/gr)
Perlakuan Nilai Bakar
Kal / gr
PaKo 4806.83 PaK1 4749.68 PaK2 4733.95 PaK3 4700.43
PbKo 5220.22 PbK1 5299.165 PbK2 5303.07 PbK3 4976.955
PaKo
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap
Nilai Bakar
Dari data pada Tabel 4.2 dan melihat Gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa
perbandingan bahan dan konsentrasi perekat berpengaruh terhadap nilai bakar dengan
nilai bakar yang tertinggi diperoleh pada perbandingan komposisi bahan cangkang
kelapa sawit dan TKS pada 1 : 20 dan komposisi perekat 20 % yaitu sebesar 5303.07
(kal/gr).
Dari Gambar 4.1 dapat dilihat pada perbandingan komposisi bahan 1:10 dan 1:30
semakin banyak komposisi perekat maka nilai bakar akan semakin menurun. Hal
ini disebabkan tanah liat sebagai perekat merupakan isolator dan mengurangi nilai
bakar dari briket yang dihasilkan. Tandan kosong memiliki nilai total karbon yang
rendah bila dibandingkan dengan cangkang kelapa sawit tetapi bila komposisi dari
tandan makin banyak maka akan makin meningkatkan nilai bakar. Terdapat suatu
fenomena yang menarik pada perbandingan komposisi bahan 1:20 dimana pada
perbandingan komposisi tersebut semakin banyak komposisi perekat maka nilai bakar
akan meningkat dan mencapai puncak pada perbandingan komposisi perekat 20% dan
menurun tajam pada komposisi perekat 30%. Hal ini mungkin disebabkan adanya
pengaruh kombinasi antara perekat, tandan kosong dan cangkang kelapa sawit
merupakan yang terbaik diantara kombinasi yang lain. Dibawah ini akan disajikan hasil
uji statistik terhadap pengaruh perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat
terhadap nilai bakar briket yang dihasilkan.
Tabel 4.3 Hasil Uji Statistik Nilai Kalor Briket
Sumber DK JK KT F Hitung F =0.05 F =0.10
Dari Tabel 4.3 untuk sumber variasi perbandingan komposisi bahan terhadap nilai bakar
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dari hasil uji pendahuluan diperoleh bahwa suhu karbonisasi yang optimal
adalah pada suhu 500 oC.
2. Dari hasil penelitian diperoleh briket yang memiliki parameter yang optimum
adalah briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 1 : 20 dan konsentrasi
perekat 20%, dengan parameter sebagai berikut :
a. Nilai Bakar : 5303.07 kal/gr
b. Total Karbon : 61.41 %.
c. Kadar air : 7.81%
d. Kadar abu : 9.26 %
e. Kadar COx : 27.64 mg/l
f. Uji Mekanik : 6.02 kg/in2.
g. Uji Pm10 : 0.0200 mg/m3
3. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata
terhadap nilai kalor briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan
4. Perbandingan komposisi bahan berpengaruh nyata terhadap nilai total karbon
briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. Komposisi
perekat tidak berpengaruh terhadap nilai total karbon briket dengan nilai Fhitung
< Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1.
5. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata
terhadap nilai kadar air briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05
dan 0,1.
6. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata
terhadap nilai kadar abu briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05
dan 0,1.
7. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata
terhadap nilai kadar COx briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05
dan 0,1.
8. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata
terhadap kekokohan brket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan
0,1.
9. Pembakaran briket arang pada tungku pembakaran menghasilkan emisi yang
tidak melewati ambang batas baku mutu emisi tungku batu bara.
5.2 Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan campuran komposisi
yang lebih kompleks seperti dengan menggunakan campuran pelepah, janjang,
cangkang serta sampah organik ( termasuk kotoran hewan ) serta digunakan
bahan perekat lain diluar tanah liat dan tepung kanji seperti menggunakan black
liquor, campuran semen, endapan pada oil catcher crude destilation unit dan
campuran putih telur dengan kulit telur.
2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai perancangan kiln yang lebih efisien
diluar furnace yang tidak menggunakan tenaga listrik dan BBM tetapi
menggunakan energi alternatif yang banyak disekitar kita serta perancangan
tungku masak yang efisien dan praktis sehingga penggunaan briket arang dapat
DAFTAR PUSTAKA
Ahsonul Anam & Taufik Sastrawinata, 1994. Pengujian Briket Batu Bara Sarang Tawon. Laporan Penelitian UPT-LSDE BPP Teknolog Serpong
Ambar Astuti. 1997. Pengetahuan Keramik. Yogyakarta : Gajah Mada University Press
Anonim. 2003. Statistik Kelapa Sawit 1997 – 2003. Jakarta : Badan Pusat Statistik Republik Indonesia
Anonim. 2005. Clays. http://en.wikipedia.org /org/Clays (2 Nopember 2005)
Anonim. 2005. Pemanfaatan Limbah Tanaman Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Pulp dan Kertas. www.balitbangsumut.go.id ( 2 Nopember 2005)
Anonim. 2005. Tanah Liat. www.avobe.com /ms/wikipedia/t/ta/tanah_liat.html ( 2 Nopember 2005 )
Anonim. 2002. Himpunan Peraturan Perundang-undangan di Bidang Pengelolaan Lingkungan Hidup dan Pengendalian Dampak Lingkungan Era Otonomi Daerah. Jakarta : Kementerian Lingkungan Hidup
Anonim, 1995, Ensiklopedi Nasional Indonesia, Jil.2. Jakarta : Departemen Pendidikan Nasional.
Darnoko dan Putboyo Guritno. 1995. Pembuatan Briket Arang dari Limbah Padat Kelapa Sawit. Laporan Kegiatan Penelitian PPKS 1994/1995
Debby Shintya Dewi. 2005. Uji Karakteristik Dasar Bio-Briket dari Campuran Ilalang dan Cangkang Sawit sebagai bahan bakar Alternatif. Laporan akhir skripsi jurusan Teknik kimia Unsyiah 2005
David, RW. 1986. Mechanical behaviour of ceramics. Cambridge : Cambridge University Press
Edwi Mahajoeno dan Isroi. 2005. Energi Alternatif Pengganti BBM : Potensi Limbah Biomassa Sawit sebagai Sumber Energi Terbarukan.
Eka Nuryanto. 2000. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Sumber Bahan Kimia. Warta PPKS 2000, Vol,8(3) : 137-144
Meilita Tryana Sembiring dan Tuti Sarma Sinaga. 2003. Arang Aktif (Pengenalan dan Proses Pembuatannya ). USU digital Library
Ismu Uti Adan. 1998. Membuat Briket Bio Arang. Yokyakarta : Kanisius
Johannes, H . 1991. Menghemat kayu bakar dan arang kayu untuk memasak di Pedesaan dengan Briket Bio arang. Laporan Karya Ilmiah Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada. Yokyakarta. 1991
Philip Kristanto. 2002. Ekologi Industri. Yokyakarta : Penerbit Andi
Santi Purwaningsih et al. 2000. Pemanfaatan arang aktif cangkang kelapa sawit sebagai adsorben pada limbah cair kayu lapis. Laporan Penelitian Tahunan Fakultas Kehutanan Universitas Mulawarman. Samarinda. 2000
Sudjana. 1994. Desain dan Analisis Eksperimen. Bandung : Tarsito
Sukarrumidi. 2006. Batu Bara dan Pemanfaatannya.Yokayakarta : Gajah Mada University Press
