LAPORAN AKHIR TAHUN III
PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI
TEMA:
Pengembangan teknologi energi berbasis sumber daya energi lokal
PENGEMBANGAN TEKNOLOGI PRODUKSI BRIKET KOKAS LOKAL MURAH BERBASIS PADA BAHAN BAKU LOKAL
GUNA MENCUKUPI KEBUTUHAN DAN PELUANG PASAR BAHAN BAKAR PADAT
Oleh : Ir. Subroto, MT. Ir. Sarjito, MT., Ph.D. Wijianto, ST., M.Eng.Sc.
“ Dibiayai oleh Koordinasi Perguruan Tinggi Wilayah VI, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan RI, Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian
Nomor: 007/K6/KL/SP/PENELITIAN/2014.tanggal 8 Mei 2014 “
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
I. Identitas Penelitian
1. Judul Usulan : Pengembangan Teknologi Produksi Briket Kokas Lokal Murah Berbasis Pada Bahan Baku Lokal Guna Mencukupi Kebutuhan dan Peluang Pasar Bahan Bakar Padat
2. Ketua Peneliti
(a) Nama lengkap : Ir. Subroto, MT. (b) Bidang keahlian : Konversi Energi 3. Anggota peneliti
No. Nama dan Gelar Keahlian Institusi Curahan Waktu (jam/minggu) 1. Ir. Sarjito., MT.,PhD Konversi Energi FT UMS 15 jam/minggu 2. Wijianto, ST. M.Eng. Mekanika Bahan FT UMS 15 jam/minggu
4. Isu Strategis : Masalah keterbatasan teknologi dan material
5. Tema Penelitian : Pengembangan teknologi energi berbasis sumber daya energi lokal 6. Objek penelitian (jenis material yang akan diteliti dan segi penelitian)
obyek penelitian ini adalah pengembangan teknologi proses dengan bahan baku lokal sehingga dapat dihasilkan briket kokas lokal yang murah baik untuk bahan bakar industri pengecoran logam maupun untuk bahan bakar kebutuhan lainnya
7. Lokasi penelitian : Laboratorium
8. Hasil yang ditargetkan : Munculnya teknologi pembuatan briket kokas yang tepat sehingga dapat dihasilkan produk berupa briket kokas lokal yang murah dan varian produknya. Hasil penelitian ditargetkan dipublikasikan dalam jurnal internasional, jurnal nasional terakreditasi, dipaparkan dalam seminar nasional dan internasional serta diupayakan
mendapatkan HKI berupa paten sederhana 9. Institusi lain yang terlibat : Universitas Sebelas Maret dan CV. Multi Guna 11. Sumber biaya selain Dikti : -.
II. RINGKASAN
Kegiatan yang diusulkan ini berawal dari permasalahan riil yang dialami oleh IKM mitra pada khususnya dan IKM pengecoran logam pada umumnya, yaitu kesulitan produksi akibat mahal dan langkanya bahan bakar berupa kokas impor dari Cina. Kejadian mahal dan langkanya kokas impor dari Cina terjadi secara berulang sehinga memaksa para pengusaha mencari alternatif bahan untuk proses produksi mereka. Dan untuk menjawab permasalahan tersebut, maka selama 5 tahun (2005 – 2010) telah dilakukan serangkaian penelitian kerjasama antara tim pengusul dan IKM mitra untuk mencari briket kokas lokal berbahan dasar petroleum cokes yang tepat digunakan di inudtri pengecoran logam. Dan berdasarkan hasil serangkaian penelitian tersebut, didapatkan briket kokas lokal yang dipandang mampu secara laboratoris digunakan di industri pengecoran logam, namun masih mempunyai kendala berupa mahalnya biaya produksi karena harga bahan baku binder berupa aspal yang mahal (mencapai 20 % biaya produksi kokas) dan masih tingginya ongkos energi untuk proses karbonasi dalam skala riil (proses karbonasi berkisar sekisar 5 jam). Penelitian ini bertujuan untuk mencari bahan baku binder yang murah dan proses karbonasi yang paling murah untuk menekan biaya produksi briket kokas lokal.
Kegiatan akan difokuskan pada penemuan bahan baku binder berupa tar yang didapatkan dari asap cair proses karbonasi batubara dan limbah pertanian yang banyak terdapat di sekitar daerah Ceper (sekam padi, limbah grajen kayu mahoni dan grajen kayu kelapa), dimana arang yang dihasilkan dari proses karbonasi tersebut akan digunakan sebagai bahan bakar proses karbonasi briket kokas yang dibuat dengan cara gasifikasi. Kegiatan diusulkan dalam jangka waktu 3 tahun, dimana tahun 1 difokuskan pada upaya menemukan kondisi karbonasi yang optimal secara laboratoris dari batubara dan limbah pertanian potensial terpilih sehingga didapatkan tar yang baik untuk binder dan arang yang memiliki nilai kalor tinggi untuk proses karbonasi briket kokas lokal. Hasil yang didapatkan dari kegiatan tahun 1 akan dilanjutkan pada tahun ke 2 dalam bentuk scale up proses pembuatan tar terpilih, pada tahun ke 2 dilakukan uji secara laboratoris proses gasifikasi arang yang dihasilkan untuk sumber energi proses karbonasi briket kokas. Pada tahun ketiga akan dilakukan penelitian mengenai karakteristik briket kokas lokal yang dihasilkan dan juga penelitian mengenai diversifikasi produk.
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb
Syukur Alhamdulillah kami panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-NYA sehingga penyusunan laporan penelitian Riset Unngulan Strategis UMS dengan judul “ Pengembangan Teknologi Produksi Briket Kokas Lokal Murah Berbasis Pada Bahan Baku Lokal Guna Mencukupi Kebutuhan Dan Peluang Pasar Bahan Bakar Padat” dapat terselesaikan sesui dengan alokasi waktu yg telah ditentukan.
Atas dukungan dari beberapa pihak dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1. DIKTI melalui KOPERTIS VI atas dibiayainya penelitian ini. 2. LEMLIT Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta UMS. 4. Ketua Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
5. Ketua Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta UMS. 6. Tim peneliti mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Tim peneliti menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak kami terima dengan senang hati dan berharap penelitian ini dapat bermanfaat bagi perkembangan teknologi bidang konversi energi.
Wassalamualaikum. Wr. Wb
Surakarta , 20 Oktober 2014
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Halaman Pengesahan ... ii
Ringkasan ... iv
Kata Pengantar ... v
Daftar Isi ... vi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT ... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 26
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 35
BAB 1. PENDAHULUAN
Menurut mantan Sekjen OPEC, Subroto, seperti dikutip majalah Energi edisi Agustus 2000, dalam 18 tahun ke depan Indonesia tidak dapat dikatakan lagi sebagai negara produsen minyak bila tidak ditemukan cadangan baru. Sebab dengan cadangan terbukti saat ini sebesar 9,85 milyar barrel dan produksi 1,5 juta barrel per hari (bph), hanya mampu bertahan untuk 18 tahun ke depan.
Batubara adalah jawaban untuk alternatif energi masa depan Indonesia. Menurut Theo Matasak, dosen Teknik Geologi Institut Teknologi Bandung, sumber daya alam terbesar yang terkandung di seantero bumi Nusantara adalah batu bara. Diperkirakan terdapat sumber daya batu bara sebanyak 36 milyar ton lebih. Penyebaran bahan baku dari fosil tumbuhan yang membatu sejak 30 juta tahun lalu ini hampir merata di Tanah Air. Diantaranya yang menjadi pulau utama adalah Sumatera dan Kalimantan, sedangkan di Sulawesi, Jawa, dan Irian Jaya juga ada, walau tidak banyak.
Penggunaan batubara sebagai bahan bakar sebenarnya sudah cukup banyak dijumpai di bidang industri. Contoh penggunaan batubara dalam bentuk briket kokas batubara yang dekat dengan kita adalah di industri pengecoran logam di kecamatan Ceper, Klaten yaitu sebagai bahan bakar utama dalam tungku peleburan logam.
Sektor industri logam merupakan salah satu sektor yang cukup besar menyumbangkan pendapatan asli daerah propinsi Jawa Tengah, kurang lebih sekitar 7 % dari total PDRB sektor industri manufaktur di Jawa Tengah, serta membawa keterkaitan yang cukup tinggi dengan sektor yang lain, sehingga kondisi sektor ini akan mempengaruhi kondisi sektor yang lain. Produk dari sentra industri logam ini beragam, mulai dari alat pertanian sampai dengan komponen otomotif dan industri berat. Dan sentra industri logam ini selain berada di Kabupaten Tegal juga berada di Kabupaten Klaten tepatnya di Kecamatan Ceper.
Namun sayangnya dalam beberapa tahun terakhir ini kondisi sentra ini terpukul oleh beberapa permasalahan yang bertubi-tubi, mulai dari mahalnya dan langkanya bahan baku berupa besi bekas kemudian disusul oleh kian mahalnya bahan bakar utama berupa briket kokas dan munculnya pesaing berat dari Republik Rakyat Cina, dan hal ini sempat diangkat secara nasional oleh harian Kompas edisi tanggal 26 dan 27 April 2004.
sayangnya karena kebijakan Pemerintah Cina untuk membatasi ekspor briket kokasnya, maka harga briket kokas impor kian mahal dan menyebabkan biaya produksi menjadi mahal. Untuk menyiasati hal tersebut, maka beberapa pengusaha pengecoran di Ceper telah berusaha membuat briket kokas lokal.
Namun dalam pemakaiannya tersebut, ada beberapa permasalahan yang timbul berkaitan dengan kualitas briket kokas batubara yang dibuat, sehingga mempengaruhi pada proses hasil pembakaran. Menurut Bapak Gunawan (Pemilik CV. Multi Guna, Ceper, Klaten) briket yang digunakan sebagai bahan bakar tungku peleburan logam mempunyai kelemahan di antaranya mudah pecah pada saat proses karbonasi dan pembakaran, suhu bakar yang rendah dan tidak bisa terbakar habis. Sedangkan dalam proses pengangkutan dan penyimpanan, briket kokas yang sudah jadi mudah terkikis dan pecah.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas dari bahan bakar padat seperti briket kokas batubara. Faktor-faktor tersebut diantaranya kadar air (moisture), komposisi, bentuk, ukuran, jenis pengikat dan cara pembuatan. Khusus dalam kaitannya dengan proses pembuatan briket kokas batubara, hal-hal yang sangat mempengaruhi kualitas briket adalah ukuran partikel kokas, dan temperatur karbonasi dan lama waktu karbonasi.
Berangkat dari pemikiran tersebut diatas dan didasarkan atas kerjasama dengan pengusaha pengecoran di Ceper (CV Multi Guna Ceper) selama kurun waktu 5 tahun (2005-2010) telah dilaksanakan serangkaian penelitian mengenai teknologi pembuatan briket kokas lokal yang tepat dan dari serangkaian penelitian tersebut mampu menghasilkan briket kokas lokal yang cukup handal untuk mensubstitusi kokas impor, sehingga mampu menumbuhkan usaha baru berupa pembuatan briket kokas lokal yang dilakukan oleh CV. Multi Guna Ceper, dimana briket kokas lokal yang dihasilkan oleh CV. Multi Guna tersebut mulai diterima oleh pengusaha cor logam di Ceper, hal tersebut dibuktikan dengan kapasitas pembuatan briket yang berkisar 1 ton/hari..
BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari penelitian yang dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut,
1. Ketahanan impak briket kokas lokal dengan perekat tar sengon cukup bagus, hanya berkurang sekitar 24 % berat hingga 6 kali jatuhan.
2. Sengon adalah penghasil tar terbanyak, dimana tar adalah sumber perekat alternatif 3. Briket kokas lokal berperekat tar sengon tersebut mulai terbakar pada suhu 296,2°C dan
berakhir pada 802,5 °C dan mampu memberikan panas selama 52 menit karena waktu reaksi selama 83 menit dengan pengeringan dan devolatilisasi selama 31 menit. Briket kokasl lokal yang dihasilkan memiliki kekuatan tekan 33400 kgf dengan panjang deformasi maksimum sepanjang 9,73 mm.
Beberapa hal yang masih harus ditindaklanjuti dari hasil penelitian tahun 3 adalah,
1. Perlunya penelitian mengenai uji coba riil pembuatan briket kokas lokal berperekat tar sengon.
DAFTAR PUSTAKA
Borman, G.L and Ragland, K.W., 1998. Combustion Engineering, Mv Graw Hill Publishing Co, New York.
Campbell, P.E., at al, 2005. Advanced Combustion and Gasification of Fuel Blends, Notern Ireland Centre for Energy Researc and Technology.
Deiana, A.C., at al, 2004. Use of Grape Must as aq Binder to Obtain Activated carbon Briquettes, Brazillian Journal of Chemical Engineering, Brazil.
Fletcher,Thomas H., 1993,Swelling Properties of Coal Chars During Rapid Pyrolisis and Combustion, Fuel, Vol. 72 Number 11, pp. 1485-1495
Gale, Thomas K., Bartholomew, Calvin H., Fletcher,Thomas H., 1995, Decreases in The Swellings and Porosity of Bituminus Coals during Devolatilization at high Heating
Rate, Combustion and Flame 100 : 94-100
Gentry, F. M., 2000.The Technology of Low Temperature Carbonization.Journal Rexresearch Departement.
Herbawamurti, T. E., 2005. Pemanfaatan Energi Batubara, B2TE Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.
Ndaji, Francis E., Butterfield, Ian M., Thomas K Mark., 1997, Changes in The Macromolecular Structure of Coals With Pyrolisis Temperature, Fuel 1987, vol . 76 number 2, pp.
169-177
Ode, W. H., 1985.Fuel, Mechanical Engineering Handbook, Mc Graw Hill.
Qiu,Jianrong., Li, Fan., Zeng,Hancai., Yao, Bin., Ma, Yuyi., 2000, Determination of Optimum Blending Ratio During Coal Blends Combustion, Combust. Scie. And Tech., vol 157,
pp. 167-184
Rahardjo, B. S., 1999. Kajian Pembuatan Kokas Briket Batubara Ombilin dengan Proses Karbonasi Tak Langsung pada Suhu Rendah untuk Peleburan Besi Skala Industri Kecil,
Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia. Deputi Bidang Teknologi Pengembangan Sumber Daya Alam, BPPT, Jakarta.
Supriyanto, H., 1994. Pemanfaatan Briket batubara untuk Rumah Tangga dan Industri Kecil bersih lingkungan, Loka Karya Energi 25 -27 Oktober 2005, Pertamina-Komite Nasional
Supriyanto, H., 2005. Pemanfaatn Kokas Briket sebagai Bahan Bakar industri Pengecoran Logam, Direktorat Teknologi Pengembangan Sumber Daya Energi – BPPT, Jakarta.
Zapusek, A., at al, 2003. Characterisation of carbonizate Produced from Velenje Lignite in Lab-Scale Reactor, ERICo Velenje, Institute for Ecological Research, Koroska 58, 3320
Velenje, Slovenia.
Vayisoglu, E.S. dan Erbatur, N.G., 1995. Heat Tretament of Maceral graoups Obtained from Turkish Bituminous Coals, Cukurova University, Chemistry Department, 01330 Adana,
Turkey.
