PENGARUH IMPREGNASI NaCl TERHADAP NILAI KALOR BAKAR
DAN KUAT TEKAN BRIKET ARANG TEMPURUNG KELAPA
SKRIPSI
ESTHER SIBARANI
080822008
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKAN DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH IMPREGNASI NaCl TERHADAP NILAI KALOR BAKAR DAN KUAT TEKAN BRIKET ARANG TEMPURUNG KELAPA
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ESTHER SIBARANI
080822008
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH IMPREGNASI NaCl
TERHADAP NILAI KALOR BAKAR DAN KUAT TEKAN BRIKET ARANG TEMPURUNG KELAPA
Kategori : SKRIPSI
Nama : ESTHER SIBARANI
Nomor Induk Mahasiswa : 0080822008
Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan, Desember 2009
Komisi Pembimbing :
Pembimbing II Pembimbing I
Dr. Hamonangan Nainggo lan,M.Sc. Dr.Minto Supeno,M.Sc. NIP. 131 273 467 NIP. 131 689 799
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua
PERNYATAAN
PENGARUH IMPREGNASI NaCl TERHADAP NILAI KALOR BAKAR DAN KUAT TEKAN BRIKET ARANG TEMPURUNG KELAPA
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Februari 2010
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa berkat kasih dan anugerah-Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Bapak DR. Minto Supeno,MSc selaku pembimbing I dan Bapak DR. Hamonangan Nainggolan, MSc selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan saran kepada penulis selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini hingga selesai serta Bapak Prof. Dr. Seri Bima Sembiring,M.Sc selaku Kepala Laboratorium Anorganik FMIPA USU yang telah memberikan saran kepada penulis.Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Drs. Firman Sebayang, MS, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, semua dosen Departemen Kimia FMIPA USU juga kepada dosen wali Dra.Emma Zaidar, M.Sc yang telah memberikan bimbingan selama penulis mengikuti kuliah di FMIPA USU.Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada seluruh rekan kuliah yang juga telah memberikan dukungan moral dan seluruh asisten Laboratorium Anorganik FMIPA USU yang memberikan bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian.Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada orang tuaku yang tercinta H. Sibarani dan M. Pardede seta adik-adikku tercinta juga kepada Uda dan Nangudaku H. Sianipar dan T. Pardede yang telah memberikan dukungan moral maupun
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
2.2.5 Metode tradisional pembuatan karbon aktif ... 11
2.2.6 Metode yang diperbaharui ... 12
3.3.3 Pembuatan Briket Arang... 22
3.4. Pengujian sebelum menjadi briket ... 23
3.4.1Prosedur pengukuran kadar air... 23
3.4.2 Prosedur pengukuran kadar abu... 23
3.4.3 Prosedur pengukuran kadar volatil... 23
3.4.4 Pengukuran kadar karbon... 23
3.4.5 Pengukuran daya serap arang terhadap I2... 24
3.4.6 Foto SEM dan FTIR ... 24
3.5.1 Prosedur pengukuran kalor bakar ... ... 25
3.5. Prosedur pengukuran kuat tekan... ... 25
3.6 Bagan penelitian... 26
3.6.1 Diagram alir pembuatan arang ... ... 26
3.6.2.Diagram alir impregnasi NaCl ... 27
3.6.3 Diagram alir pembuatan briket arang... 28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30
4.1 Hasil ... 30
4.2 Pembahasan ... 30
4.2.1 Pengaruh kadar air,kadar abu,kadar volátil,kadar karbon, dan adsorbsi I2 ... 30
4.2.2 Pengaruh nilai kalor bakar ... 33
4.2.3 Pengaruh nilai kuat tekan ... 34
4.2.4 Perbedaan arang sebelum dan sesudah impregnasi NaCl dengan foto SEM dan FT-IR... 35
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 40
5.1 Kesimpulan ... 40
5.2 Saran ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 41
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2-1 a) Struktur Intan : b). Struktur grafit ... 6
Gambar 2-2 a) Karbon yang masih mengandung residu : b). Karbon bebas residu ... 8
Gambar 2-3 Pemancaran elektron yang datang oleh lempengan tipis dengan spesimen yang bulk ditransmisikan, berkas yang dipencarkan secara elastik dan inelastik diserap ... 16
Gambar 3-1 Diagram alir pembuatan arang... 27
Gambar 3-2 Diagram alir impregnasi NaCl ... 28
Gambar 3-3 Diagram alir pembuatan briket arang ... 29
Gambar 4-1 Grafik kadar air, kadar abu, kadar volatil vs konsentrasi pengimpreg ... 30
Gambar 4-2 Grafik kadar karbon vs konsentrasi pengimpreg ... 32
Gambar 4-3 Grafik nilai kalor bakar vs konsentrasi pengimpreg ... 32
Gambar 4-4 Grafik nilai kuat tekan vs konsentrasi pengimpreg ... 33
Gambar 4-5 Foto SEM permukaan arang sebelum impregnasi ... 34
Gambar 4-6 Foto SEM permukaan arang sesudah impregnasi ... 35
Gambar 4-7 FTIR arang sebelum impregnasi ... 37
DAFTAR TABEL
Halaman
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data hasil pengukuran : kadar air (Kr), kadar abu (Ku), kadar volatil (Kv) dan kadar karbon (Kk) untuk arang sebelum dan sesudah diimpregnasi dengan NaCl. ... 43
Lampiran 2. Data Volume titrasi Iodometri pada arang sebelum dan sesudah Impregnasi ... 44
Lampiran 3. Data nilai perubahan T dan nilai kalor bakar briket arang
tempurung kelapa sebelum dan sesudah diimpregnasi NaCl .... 45
Lampiran 4. Data hasil pengukuran beban patah (Load). Briket arang
sebelum dan sesudah diimpregnasi dengan NaCl ... 46
Lampiran 5. Standar kualitas briket arang ... 47
ABSTRAK
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan meningkatnya secara pesat pembangunan pada segala bidang yang
mengakibatkan pula meningkatnya kebutuhan akan energi, sementara cadangan energi seperti
minyak bumi, dan gas alam yang tersedia di perut bumi semakin menipis, oleh karena itu kita
dituntut untuk memikirkan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui.
Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah pemanfaatan limbah
tempurung kelapa yang diolah menjadi briket arang, karena selama ini penggunaan tempurung
kelapa hanya sebagai arang biasa dan belum dipergunakan secara optimal, sementara sediaan
tempurung kelapa cukup banyak terdapat di Indonesia khususnya daerah Sumatera Utara dan
dapat diperbaharui.
Tempurung kelapa banyak juga dimanfaatkan oleh masyarakat yaitu pada industri
kerajinan tangan, tepung tempurung, arang, arang aktif serta briket. Pemanfaatan arang sebagai
arang aktif adalah didasarkan pada sifat-sifatnya yang merupakan bahan padatan amorf yang
berpori. (Keake, Hilda.F.G,1955).
Adapun komposisi arang tempurung kelapa terdiri atas unsur C=81,9%; H=5,5%; N=3,1
%; 0-9,5% dan pH=6,7 sedang karbon tempurung dapat disebut karbon polar atau karbon
nonpolar, hal ini dibedakan dari banyaknya gugus karbunil (C=O) yang melekat pada karbon (J.
Laine, A.Calafat, 1999). Karbon polar biasanya terjadi jika karbonisasi (proses pengarangan)
Pada pembuatan briket arang, maka arang polar yang sering digunakan karena material
arang polar akan merekat dengan binder atau perekat yang bersifat polar (Suheng Wu,1999).
Pembriketan atau briquetting terhadap suatu material merupakan cara untuk mendapatkan bentuk
dan ukuran yang di kehendaki agar dapat dipergunakan untuk keperluan tertentu. Pembriketan
ini lazim dilakukan terhadap coke, peat, garam, arang dan bahan mineral lainnya. Pembuatan
obat dalam bentuk tablet ataupun katalis dalam bentuk pellet termasuk juga dalam cara
briquetting, (Sudrajat, R.1993).
Karbon merupakan material berpori-pori dimana pori-porinya semakin besar setelah
dilakukan aktivasi fisik atau kimia, pori-pori karbon yang besar diduga menurunkan nilai kalor
bakar dari briket (4000-5000) kal/g (Hartoyo Ando, 1996). Pori-pori ini dapat diimpregnasi
dengan logam untuk keperluan katalis suhu tinggi (A.Aslam Ali PD II-LIPI). Dengan
menggunakan teknik ini maka serbuk karbon jika diimpregnasi dengan NaCl akan memperkecil
ukuran pori-pori karbon tersebut.
Berdasarkan uraian di atas peneliti tertarik untuk melakukan penelitian tentang pengaruh
1.2 Perumusan Masalah
1. Apakah dengan mengimpregnasikan NaCl ke dalam pori-pori arang akan
meningkatkan nilai kalor bakar dan kuat tekan briket arang ?
2. Konsentrasi pengimpreg NaCl mana yang lebih baik pengaruhnya terhadap
nilai kalor bakar dan kuat tekan dari briket arang sebagai sumber energi
alternatif ?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengubah ukuran pori-pori dari arang aktif
menjadi lebih kecil dengan mengimpregnasikan NaCl juga untuk mengetahui kondisi optimal
konsentrasi pengimpreg NaCl terhadap nilai kalor bakar dan kuat tekan dari briket arang
tempurung kelapa.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat untuk meningkatkan nilai kalor bakar dan kuat tekan dari briket
arang sehingga menjadi lebih layak digunakan sebagai sumber energi alternatif dan mengetahui
konsentrasi yang baik dari NaCl sebagai bahan pengimpreg.
1.5 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium kimia PTKI (Pendidikan Teknologi Kimia
Industri). Karakterisasi spektroskospi FT-IR dan foto SEM dilakukan di laboratorium kimia
organik FMIPA UGM Yogyakarta.
1.6 Metodologi Percobaan
Tempurung kelapa dikarbonisasi pada suhu 600-700°C kemudian diimpregnasi dengan
merendamnya dalam larutan natrium klorida (NaCl) dengan variasi konsentrasi 0,1-1,0% selama
satu hari kemudian dianalisa kadar air, kadar abu, kadar volatil, kadar karbon, dan adsorbsi I2.
Arang sebelum dan sesudah impregnasi dengan NaCl dikarakterisasi dengan spektroskospi FTIR
dan foto SEM. Arang yang telah diimpregnasi dengan NaCl kemudian dicampur dengan perekat
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Energi Alternatif
Akhir-akhir ini masalah kebutuhan energi menjadi salah satu topik pembicaraan yang
sangat hangat di Indonesia, terutama setelah langkanya tersedia bahan bakar minyak tanah, solar
dan premium, sehingga sukar untuk mendapatkannya di pasar, hal ini tentu berpengaruh terhadap
sistem perekonomian kita secara umum.
Pemerintah Republik Indonesia tak henti-hentinya menyerukan kepada rakyat agar hemat
menggunakan sumber energi, jika kita tidak mentaati anjuran pemerintah ini maka akibatnva
dapat mengancam kehidupan anak cucu kita dimasa yang akan datang.
Dalam konferensi Perserikatan Bangsa Bangsa di Naerobi, Agustus 1981 dalam
pembahasan masalah sumber energi menyimpulkan bagaimana pentingnya penggunaan kayu
bakar dan arang sebagai sumber energi bagi sebagian besar penduduk dunia.
Konsumsi kayu bakar di Indonesia pada tahun 1981 diperkirakan mencapai dua per tiga
ton perkapita pertahun, maka konsumsi total akan mencapai 100 juta ton dan terbanyak di pulau
Jawa, yaitu sebesar 60 juta ton. Dengan lajunya konsumsi energi tersebut dapat membahayakan
kelestarian hutan dan lingkungan hidup, dalam hal ini perlu dicari jalan keluarnya sebab masalah
penyelamatan hutan dan lingkungan hidup mengandung multi dimensi, maka perlu dicari
Lajunya kebutuhan energi ini disebabkan karena lajunya pertumbuhan penduduk dan
perkembangan teknologi, untuk itu maka penulis mencoba membuat suatu peneltian tentang
briket arang tempurung kelapa yang diimpregnasi dengan silikat untuk meningkatkan nilai kalor
bakar dan kuat tekannya.
Berdasarkan pemakaian, energi alternatif dapat digolongkan atas dua golongan:
l. Energi alternatif jangka pendek, yaitu energi biomassa yang menurut istilah Herman
Johannes, briket biomassa, energi surya, energi mikrohidro dan energi angin.
2. Energi alternatif jangka panjang yaitu energi gelombang laut.
Kedua bentuk energi alternatif ini sudah digunakan guna penghematan energi fosil dan kayu
bakar. Dari banyaknya pendayagunaan energi alternatif ini, briket arang karbon mempunyai
kaitan yang sangat erat dengan program pemerintah untuk lingkungan hidup yang sehat.
Pembuatan briket arang ini perlu dikembangkan di perkotaan dengan memanfaatkan
sampah-sampah dikalangan petani kelapa, sehingga upaya penyediaan sumber energi alternatif lebih
terpenuhi.(Sukamto,Ir.,2001).
2.2 Karbon
Karbon merupakan suatu bahan padatan yang berpori dan mempunyai tiga bentuk alotrop
; intan, grafit dan kabon amorf. Sungguh menakjubkan bahwa satu elemen tunggal seperti
karbon, dapat muncul dalam dua bentuk kristal yang sangat berbeda yaitu intan dan grafit. Intan
adalah elemen yang transparan dan merupakan salah satu material paling keras, banyak
dimanfaatkan sebagai media abrasi dan alat pemotong. Grafit digunakan sebagai pelumas padat
dan alat tulis (mata pensil). Elemen ini sekarang digolongkan ke dalam kelompok keramik tahan
panas karena kekuatannya pada temperatur tinggi serta ketahanannya yang sangat baik terhadap
kejutan termal. Intan dan grafit mempunyai struktur atom karbon murni yang sifatnya berbeda
sedangkan karbon amorf meliputi sejumlah besar senyawaan yang bagian terbesarnya adalah
karbon dan tidak dapat di klasifikasikan sebagai intan atau grafit, termasuk di dalamnya karbon
aktif dan karbon hitam karena sifat-sifatnya lebih banyak menunjukkan sebagi senyawa amorf
Gambar 2-l : a) struktur intan : b) struktur get (RE.Smallman,1999)
Karbon diperoleh dari hasil pembakaran bahan-bahan yang mengandung karbon dengan
udara terbatas pada suhu tinggi, arang bukan merupakan karbon murni tetapi masih mengandung
hidrokarbon dari abu yang terabsorbsi pada permukaannya dan besarnya kandungan karbon yang
terdapat dalam arang tergantung pada bahan bakunya dan cara pembuatannya.
Bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan karbon antara lain
adalah batu bara, tempurung kelapa, residu petro kimia, kayu bakar, cangkang kelapa sawit,
tongkol jagung dan bahan hidrokarbon lainnya (Supeno, M, 1994).
Alotrop adalah keberadaan suatu zat dalam dua atau lebih bentuk berbeda, bentuk ini
secara termodinamika berbeda, sehingga masing-masing memiliki sifat fisik dan sifat kimia yang
berbeda pula.Pada umumnya karbon didapati masih dalam keadaan mengikat unsur-unsur lain
misalnya hidrogen, oksigen dan komponen mineral non organis dan karbon juga dapat dibedakan
menurut jenis dan penggunaannya, yaitu :
l. Karbon keras (hard charcoal) banyak digunakan sebagai reduktan pengolah biji logam,
metalurgi, karbon aktif, serbuk hitam dan karbon disulfida.
2. Karbon sedang (moderete charcoal) digunakan sebagai bahan bakar, obat-obatan dan lain
sebagainya.
3. Karbon lunak (soft charcoal) digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan karbon
2.2.1 Karbon aktif
Karbon aktif adalah karbon amorf yang telah mendapat perlakuan dengan uap atau
panas sampai mempunyai afinitas yang kuat sekali sehingga mempunyai daya serap yang
sangat baik sekali terhadap warna, bau, rasa, zat-zat beracun dan zat kimia lain.
Karbon aktif tidak dapat dikarakterisasi secara khas dengan strukturnya atau dengan
cara analis kimia tertentu, sehingga untuk membedakan tiap jenis karbon aktif dapat
ditentukan dari sifat absorbsi dan sifat katalitiknya, sifat-sifat inilah yang menunjukkan
kualitas dari suatu karbon aktif.
Sifat absorbsi dan sifat katalitiknya dapat diukur dengan metode kimia, dengan cara ini
dapat dibedakan jenis karbon aktif yang dibuat dari bahan dan metode tertentu sehingga mutu
dari karbon aktif tergantung dari bahan baku yang digunakan dan proses pembuatannya
(Alport,H.B.,1987).
2.2.2 Struktur karbon aktif
Karbon aktif termasuk ke dalam karbon kristal mikro yang strukturnya adalah struktur
intan/grafit yaitu susunan atom dua karbon heksagonal dimana lapisan atom karbon tersusun
secara teratur satu diatas lainnya.
Transformasi sempuna pembentukan kristal karbon yang terjadi, karena adanya
residu-residu berupa rantai dan cincin hidrokarbon, senyawa-senyawa fenol, asam dan aldehida
yang tetap tertinggal pada permukaan kristal dan terikat secara kimia.
Struktur pelat karbon heksagonal dengan residu-residu hidrokarbon dapat dilihat pada
(2) (b)
Gambar 2-2: a) kristal karbon yang masih mengandung residu,
b) kristal karbon yang bebas residu.
2.2.3 Pori-pori karbon aktif
Karbon aktif mempunyai permukaan yang terdiri dari dinding berpori, pori-pori
permukaan ini hanya dapat dimasuki oleh molekul-molekul yang mempunyai ukuran lebih
kecil.
Pori-pori karbon aktif memiliki bentuk dan ukuran yang bervariasi, bentuknya berupa
silinder, empat persegi panjang dan bentuk-bentuk yang lain, sementara ukurannya berkisar
antara 10 s/d 10.000 Angstrom, macam-macam ukuran yang terdapat ini disebut distribusi
ukuran pori yang bergantung kepada jenis bahan dan metode aktivasi yang digunakan pada
pembuatan karbon tersebut.Berdasarkan besar porinya, karbon aktif dapat di bagi menjadi 4
jenis , yaitu:
1. Karbon makropori : jari jari porinya > 25 µ m
2. Karbon mesopori ; jari jari porinya 1 s/d 25 µm
3. Karbon mikropori : jari jari porinya 0,4 s/d 1 µm
4. Karbon submikropori : jari jari porinya < 0,4 µ m
2.2.4 Kadar air dan abu karbon aktif
Jumlah kadar air dan kadar abu yang di kandung karbon aktif merupakan parameter
komersial menurut standar industri Indonesia (SII) No.0258-79 yang dikeluarkan
Departemen Perindustrian dapat kita lihat pada Tabel ( 2-l)
Tabel 2-1 : Syarat mutu karbon aktif
JENIS UJI SYARAT
Kadar air Maksimal 15 %
Kadar abu Maksimal 2,5%
Bagian yang tidak mengarang Tidak ternyata
Bagian yang hilang pada pemanasan 950 °C Maksimal 15%
(Departemen Perindustrian,1979)
2.2.4.1. Pengukuran Kadar Air
Briket karbon bersifat higroskopis, artinya memiliki daya serap terhadap air, baik dalam
bentuk cairan maupun uap. Kemampuan briket arang tersebut untuk menghisap air atau
mengeluarkan air tergantung pada suhu dan kelembaban udara sekelilingnya. Banyaknya air
yang dikandung dalam karbon disebut kadar air (Kr) yang dinyatakan dengan persentase,
persamaan yang digunakan untuk menentukan kadar air (Kr) tersebut adalah :
Kr = x100% a
b a−
... (3-1)
dengan
Kr = Kadar air
a = Massa karbon mula-mula ( gr )
b = Massa karbon setelah dikeringkan (gr)
Abu adalah mineral sisa yang tidak habis terbakar ketika karbon dibakar dalam kondisi
yang telah ditentukan, yaitu suhu, waktu dan tekanan. Banyak abu yang terjadi setelah
pembakaran karbon disebut kadar abu (Ku) yang dinyatakan dengan persentase, persarnaan
yang digunakan untuk penentuan kadar abu (K„) tersebut adalah :
Kr= x100%
2.2.4.3. Pengukuran Kadar Volatil
Banyaknya zat yang dapat menguap dari briket tersebut setelah dipanaskan pada suhu
tertentu (lebih kecil dari 90 0C) disebut dengan kadar volatil (Kv) yang dinyatakan dengan
persentase, persamaan yang digunakan untuk penentuan kadar volatil (Kv) tersebut adalah :
Kv =
b = Massa karbon setelah dipanaskan (gr)
Banyaknya unsur karbon yang terdapat pada serbuk arang disebut dengan kadar karbon
(Kk) yang dinyatakan dengan persentase, persamaan yang digunakan untuk penentuan kadar
karbon (Kk) tersebut adalah :
Kk =100% - Kr - Ku - Kv ... (3-4)
Dengan :
Kk = Kadar karbon (%)
Kr = Kadar air (%)
Ku = Kadar abu (%)
Kv = Kadar volatil (%)
(Sembiring,M.T., 1990)
2.2.5 Metode tradisional untuk pembuatan karbon aktif
Pembuatan karbon aktif dengan metode tradisional sangat sederhana yaitu dengan
menggunakan derum atau lubang bawah tanah dengan cara pengolahan sebagai berikut.
Bahan yang hendak dibakar dimasukkan ke dalam derum yang terbuat dari pelat besi atau
lubang yang yang telah disiapkan, kemudian dinyalakan sehingga terbakar.
Pada saat pembakaran derum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang
dibiarkan terbuka, untuk sebagai jalan keluarnya asap, ketika asap yang keluar sudah
berwarna kebiru-biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 12 jam.
Setelah itu dengan hati-hati tutup drum dibuka dan dicek apakah masih ada bara yang
menyala jika masih ada tutup derum ditutup kembali, tidak dibenarkan menggunakan air
untuk mematikan bara yang sedang menyala karena dapat menurunkan kualitas karbon yang
dihasilkan (Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan,1994).
Pembuatan karbon aktif dengan metode ini biasanya menghasilkan keaktifan yang
disebabkan proses pembentukan karbon aktif tidak memungkinkan terbentuknya pori-pori
dengan baik.
Pada saat pembakaran, residu-residu yang ada pada bahan dasar berupa
senyawa-senyawa hidrokarbon ikut terbakar tetapi masih ada tersisa dan tetap masih melekat pada
karbon tersebut, residu yang terbakar ini menutupi pori-pori karbon sehingga menurunkan
kualitasnya.(Sudrajat,R.,1993)
2.2.6 Metode yang diperbaharui
Metode pembuatan karbon aktif yang diperbaharui dilakukan dengan dua tahap yaitu
tahap pengarangan (karbonisasi) dan tahap pengaktifan (aktivasi), dalam metode ini bahan
baku dipanaskan dengan jumlah udara seminimal mungkin agar rendemen yang dihasilkan
cukup besar.Hasil yang diperoleh dengan metode ini berupa karbon yang memberi keaktifan
dan rendemen yang cukup besar (Supeno,M., 1990).
Pada proses pengaktifan terjadi pemecahan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi
molekul-molekul pada permukaan karbon sehingga pori-pori atau 1uas permukaan menjadi
lebih besar.Metode pengaktifan yang umum digunakan dalam pembuatan karbon aktif ada
dua cara, yaitu pengaktifan secara kimia dan pengaktifan secara fisika
(Sembiring,M.T.,1990).
1. Pengaktifan secara kimia
Pengaktifan karbon secara kimia yaitu dengan menggunakan aktivator zat kimia,
dalam hal ini karbon direndam didalam aktivator sehingga sebagian hidrokarbon yang
menutupi pori-pori karbon akan terekstraksi dan pada pemanasan aktivator akan melepaskan
lebih banyak lagi residu-residu hidrokarbon sehingga pori-pori yang tadinya tertutup akan
menjadi lebih banyak lags terbuka.Pada proses pemanasan sebaiknya suhu tidak melebihi
1000 0C sehingga tidak menimbulkan abu yang dapat menutupi pori-pori karbon, yang
akibatnya dapat mengurangi daya serapnya.
Beberapa zat kimia yang dapat digunakan sebagai aktivator adalah sebagai berikut asam
klorida(FeCl3), kalium karbonat(K2CO3),kalium tiosulfat(K2S2O3), kalsium klorida (CaCl2),
kalsium phospat[Ca(PO4)2], natrium hidroksida(NaOH), natrium klorida(NaCl), magnesium
klorida (MgCl2), sulfur dioksida(SO2), zinkum klorida (ZnCl2).(Surya,L.,1990)
2. Pengaktifan secara fisika
Pada pengaktifan secara fisika karbon diaktifkan dengan menggunakan gas CO2, N2 dan
lain sebagainya, gas pengaktif akan mendorong residu-resedu hidrokarbon dan senyawa ter
sehingga pori-pori karbon akan lebih banyak yang terbuka sehingga meningkatkan kualitas
karbon tersebut (Supeno,M., 1994)
2.3 Briket arang
Briket arang dapat dibuat dari campuran bubuk arang ditambah dengan suatu bahan
pengikat lalu dicetak dan dipres pada cetakan dan setalah itu dikeringkan, sifat fisis yang penting
dari briket arang ini adalah nilai kalor bakar dan kuat tekannya, kuat tekan yang memadai
diperlukan untuk mencegah agar briket arang ini tidak pecah pada waktu pengangkutannya.
Pembriketan terhadap suatu material merupakan cara untuk mendapatkan bentuk dan
ukuran yang dikehendaki agar dapat dipergunakan untuk keperluan tertentu, pembriketan
biasanya lazim dilakukan terhadap coke, peat, garam arang dan mineral lainnya, secara garis
besar pemberiketan dapat dibedakan atas dua macam :
1. Pembriketan dengan memakai pengikat (hinder), hampir semua/sebagian besar dari
pemberiketan menggunakan cara ini.
2. Pembriketan tanpa memakai pengikat cara ini dipakai untuk material-material tertentu
saja, sebagai contoh misalnya untuk coal bituminous, dalam hal ini digunakan tekanan
yang sangat besar (mencapai 10 ton/in2).
Arang di Eropa dan Amerika Serikat dijual dalam bentuk briket biasanya briket arang ini
dihasilkan dalam bentuk oval atau pun bantal, dengan bentuk seperti ini udara akan dapat masuk
diantara tumpukan arang tadi sehingga pembakaran yang sempurna dapat terjadi.Keuntungan
1. Arang yang telah berbentuk bubuk dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar dengan
bentuk serta ukuran yang diinginkan.
2. Mengurangi terjadinya debu dari arang yang telah pecah pada waktu pengangkatannya.
(Hasibuan,M.,1995)
Teknologi pembuatan briket batubara dapat mengatasi kesulitan pengangkutan dari
batubara bubuk yang mana sudah banyak dilakukan dibeberapa negara dan hal yang mendorong
pemanfaatan briket untuk masyarakat dan industri kecil di Indonesia antara lain adalah :
1. Potensi batubara di Indonesia cukup besar
2. Batubara yang telah menjadi bubuk dapat dipergunakan kembali
3. Pembuatan briket dapat dilakukan dengan teknologi sederhana
4. Penduduk Indonesia sebagian besar tinggal di pedesaan
5. Kebijakan pemerintah untuk mengurangi penggunaan bahan bakar minyak.
Bentuk umum briket dapat terbagi atas 2 tipe yang didasarkan atas keperluannya yaitu:
1. Tipe silider (Yontan) tipe ini biasanya digunakan untuk keperluan rumah tangga dan lebih
dikenal dan populer disebut dengan type Yontan yang berbentuk silinder dengan garis tengah
150 mm, tinggi 142 mm dan mempunyai lubang sebanyak 22 lubang.
2. Tipe telor (egg) tipe ini biasanya digunakan untuk keperluan industri, rumah tangga dan
dipergunakan juga untuk bahan bakar industri keeil seperti untuk pembakaran kapur, batu bata,
genteng dan lain sebagainya dan mempunyai ukuran lebar 32 s/d 39 mm dan panjang 46 s/d 58
mm dan tebal 20 s/d 24 mm.
Sifat sifat briket arang yang baik sebagai sumber bahan bakar alternatif yaitu:
1. Tidak berasap dan tidak berbau pada saat pembakaran
2. Mempunyai kuat tekan tertentu sehingga tidak mudah pecah pada waktu diangkat
3. Mempunyai suhu pembakaran yang tetap (lebih kurang 350 °C) dalam jangka
waktu yang cukup panjang (8 s/d 10 jam)
4. Setelah pembakaran masih mempunyai kekuatan tertentu sehingga mudah untuk
dikeluarkan dari dalam tungku masak
5. Gas yang dihasilkan sewaktu pembakaran tidak mengandung gas karbon monoksida
yang tinggi.
Parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan briket adalah kekuatan tekstur,
tekanan mesin pada waktu pembuatan briket, kadar air yang di kandung dalam arang, ukuran
butir arang.
Bahan yang umum digunakan untuk membuat briket adalah arang (dari tempurung
kelapa, kayu bakar, cangkang kelapa sawit) atau juga dari batu bara dan bahan pengikat (10 %
dari jumlah arang) dengan menggunakan bahan pengikat maka tekanan yang diperlukan untuk
pembuatan briket jaub lebih kecil bila dibandingkan dengan pembriketan tanpa menggunakan
bahan pengikat.
2.3.1 Jenis-jenis bahan pengikat briket
Jenis bahan pengikat briket sangat penting dalam menentukan kualitas dari briket arang,
ada beberapa bahan pengikat briket yaitu:
1. Bahan Pengikat organik
Bahan pengikat yang termasuk dalam jenis ini adalah sodium silikat, lime silikat,
magnesium, cement dan sulphite liyour yang dihasilkan pada pabrik kertas yang
menggunakan soda dapat dipergunakan sebagai bahan pengikat bagi pembuatan rang
cetak Kerugian dari penggunaan bahan pengikat jenis ini adalah sifatnya yang banyak
meninggalkan abu pada waktu pembakaran.
2. Bahan pengikat tumbuh-tumbuhan
Bahan pengikat yang termasuk dalam jenis ini adalah strach, maize flour; mollase
lebih sedikit bila dibandingkan dengan bahan pengikat hidrokarbon. Kerugian dari
penggunaan bahan pengikat jenis ini adalah briket yang dihasilkan kurang tahan
terhadap kelembaban dan daya tahan terhadap kelembaban ini dapat diperbaiki
dengan menambahkan sedikit coaltar.
3. Bahan pengikat hidrokarbon dengan berat molekul besar
Bahan pengikat yang termasuk dalam jenis ini adalah coaltar, pitch, asphalat dan
lain sebagainya, bahan pengikat jenis ini sering kali dipergunakan sebagai bahan
pengikat untuk pembuatan briket arang atau pun briket batubara yang digunakan
untuk bahan bakar untuk tungku tungku pembakaran dan keuntungan dari jenis ini
antara lain adalah:
a. Naiknya nilai kalor (calorific value) dari briket arang dan briket batubara.
b. Briket arang dan briket batubara yang dihasilkan dapat mengeras dalam waktu
yang singkat.
Karena sifatnya yang terlalu kental (viaucrus) maka diperlukan carier bagi bahan
pengikat ini agar dapat membasahi seluruh permukaan partikel-partikel arang atau batubara
pada waktu pencampuran dan untuk maksud ini sering dipergunakan air atau pun uap basah
(wet steam) sebagai carier.(
2.4 Scanning Electron Microscope (S E M)
Struktur permukaan suatu benda uji dapat dipelajari dengan menggunakan Scanning
Electron Microscope, karena jauh lebih mudah untuk mempelajari struktur permukaan itu secara
langsung.
Dengan berkas sinar elektron yang difokuskan ke suatu titik dengan diameter sekitar 100
Angstrom dan digunakan untuk melihat permukaan dalam suatu layar, elektron-elektron dari
benda uji difokuskan dengan suatu elektroda elektrostatik pada suatu alat pemantul yang
dimiringkan. Sinar yang dihasilkan diteruskan melalui suatu pipa sinar pantulan ke suatu alat
pembesar foto dan sinyal yang dapat digunakan untuk memodulasi terangnya suatu titik
osiloskop yang melalui suatu layar dengan adanya persesuaian dengan berkas sinar elektron pada
Gambar yang diperoleh pada layar osiloskop sama dengan gambaran optik dan biasanya
benda uji digeser ke arah kolektor pada sudut kecil (30") terhadap horizontal untuk alat yang
umum dipakai.
Sebagai pengertian awal, Scanning Electron Microscope menggunakan hamburan balik
elektron-elektron (dengan E = 30 kV yang merupakan energi datang) dan elektron-elektron
sekunder (dengan E = 100 eV yang dipantulkan dari benda uji), dapat dilihat pada Gambar (2-3).
Gambar 2-3 ; Pemencaran elektron yang datang oleh lempengan tipis dengan spesimen
yang bulk ditransmisikan, berkas yang dipencarkan secara elastik dan
inelastik diserap (R.E.Smallman, 1999)
Karena elektron sekunder mempunyai energi yang rendah, maka
elektron-elektron tersebut dapat dibelokkan membentuk sudut dan menimbulkan bayangan topografi.
Intensitas dari hamburan balik elektron-elektron sebanding dengan jumlah atom tetapi berbeda
dari elektron-elektron yang cenderung tertimbun karena dengan energinya yang lebih tinggi
maka tidak mudah untuk dikumpulkan oleh sistem kolektor normal seperti yang digunakan pada
2.5. Kalorimeter Bomb
Kalorimeter bomb adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur sifat termal seperti
nilai kalor bakar atau kalor dari suatu reaksi kimia. Alat ini terdiri dari wadah yang kokoh untuk
menempatkan cuplikan dan oksigen berlebih didalamnya, lalu campuran itu dinyalakan dengan
listrik maka kalor pembakaran pada volume tetap dapat dihitung dan peningkatan suhu yang
terjadi, sumber panas diperoleh dari arus listrik yang mengalir dalam suatu kumparan kawat
(pemanas) yang biasanya dililitkan pada bahan yang hendak diteliti. Termometer yang dipakai
biasanya termometer tahanan kecil atau termokopel yang mempunyai kepekaan cukup tinggi. .
(American Society for Testing and Material,1981).
Pengukuran kalor bakar dilakukan dengan bomb kalorimeter, dimana kalor
bakar yang diukur adalah kalor pembakaran atas karena turut diperhitungkan panas yang
dilepaskan oleh pengkondensasian uap air.Nilai kalor bakar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
Nilai kalor bakar (kal/gr) = (T2 – T1 - t) x Cv x 0,239 kal ... (3-11)
dengan :
Cv = Kalor jenis bomb kalorimeter (73529,6 J/g °C)
T1 = Temperatur air sebelum penyalaan (°C)
T2 = Temperatur air sesudah penyalaan (°C)
t = Kenaikan Temparatur akibat kawat penyala (0,05 °C)
Selain nilai kalor bakar yang baik, maka sifat kuat tekan merupakan suatu
parameter yang harus diperhatikan dalam pembuatan briket arang, karena jika sifat kuat tekan
kurang baik maka briket arang mengalami kendala/masalah sewaktu dikemas dan dipindahkan
Dari nilai beban patah yang diperoleh maka kuat tekan ditentukan dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut :
Kuat tekan = 2
Daya serap karbon terhadap larutan I2 dengan konsentrasi tertentu disebut juga dengan
adsorbsi I2 (Dsi) semakin besar nilai absorbsi berarti arang memiliki luas permukaan yang
lebih besar dan juga memiliki pori-pori yang lebih besar. Besarnya daya serap karbon atau
arang terhadap I2 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Dsi =
(
)
xS = Volume Na2SiO3 yang dibutuhkan untuk mentiterasi filtrat karbon (ml)
V = Volume dari larutan I2 (ml)
N = Normalitas larutan standar Na2S2O3
A = Massa karbon (g)
BAB 3
BAHAN DAN METODE PENELITIAN
3.1. Alat-alat
- Wadah silinder
- Roll mill
- Ayakan 40 dan 60 mesh
- Kalorimeter Bomb
- Oven Fuji Scientific
- Alat cetak briket
- Pipet volume 10 ml (Pyrex)
- Erlenmeyer 250 ml (Pyrex)
- Beaker glass 500 ml (Pyrex)
- Gelas ukur 100 ml (Pyrex)
- Statif dan klem
- Crucible porselin
- Alu dan mortar
- Botol timbang
- Desikator
- Neraca analitik
- Termometer
- Buret 100 ml (Pyrex)
- SEM
- FTIR
- Hidrolic Press
- Tempurung kelapa
− Tempurung kelapa dikeringkan di atas sinar matahari sehingga cukup kering dan mudah untuk dibakar.
− Kemudian tempurung kelapa dimasukkan ke dalam wadah silinder baja yang tahan panas dan ditutup rapat kemudian diberi lubang kecil sebagai lubang asap
− Kemudian dikarbonisasi di atas tungku dan bila sudah terbentuk asap kuning tebal maka lubang asap ditutup kemudian karbonisasi dilanjutkan sampai semua asap habis
− Kemudian arang diangkat kemudian didinginkan
− Kemudian arang digiling sampai halus kemudian diayak dengan ayakan ukuran 40 sampai 60 mesh.
− Arang hasil karbonisasi dicucui dengan aquadest
− Kemudian arang dihaluskan kembali dengan roll mill.
− Arang kemudian diayak kembali dengan ayakan ukuran 40 sampai 60 mesh
− Kemudian dikeringkan pada oven pada suhu 125°C selama 6 jam
− Didinginkan dalam desikator
3.3.2. Impregnasi Arang dengan NaCl
− Butiran arang halus yang berukuran 40 sampai 60 mesh tersebut kemudian dibagi menjadi 10 bagian, masing-masing bagian ditimbang sebanyak 5 gram.
− Masing-masing bagian direndam dengan NaCl yang konsentrasinya masing-masing (0,1% s/d 1,0 %) selama satu hari
− Arang yang telah diimpregnasi dicuci dengan aquadest kemudian ditiriskan
− Dikeringkan dalam oven pada suhu 125°C selama 6 jam kemudian butiran arang ini diayak kembali dengan ayakan berukuran 40 dan 60 mesh
− Dipanaskan pada tanur dengan suhu 400°C selama 4 jam
− Kemudian diperiksa kadar air, kadar abu, kadar volatile, dan kadar karbon kemudian adsorbsi I2 dan adsorbsi asam asetat.
− Dan diamati kembali struktur dan keadaan permukaan dengan foto SEM dan FTIR sesudah diimpregnasi.
3.3.3. Pembuatan briket tempurung kelapa
− Butiran arang hasil impregnasi kemudian dicampur dengan komposisi pengikat briket yaitu 30 bagian larutan dekstrin/glukosa 25%, 29 bagian larutan NaCl 25%, 28
bagian dari larutan Na2SiO3 10%, 23 bagian larutan H2SO4 5%.
− Diaduk rata dan dicetak dalam cetakan dan ditekan dengan hidrolik press 10 kgf/cm2 kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C selama 5 jam
− Kemudian dikarakterisasi kalor bakar dan kuat tekan
3.4. Pengujian sebelum menjadi briket
3.4.1. Prosedur Pengukuran Kadar Air
- Crucible tertutup dipanaskan dalam oven pada suhu 145°C-145°C selama 1
- Ke dalam cawan ditimbang 5 ± 0,1 gr arang dan dipanaskan pada suhu 145°C
selama 3 jam, didinginkan dalam desikator dan ditimbang hingga berat konstan
3.4.2. Prosedur Pengukuran Kadar Abu
- Crucible tertutup dipanaskan pada suhu 650°C selama 1 jam, didinginkan
dalam desikator dan ditimbang hingga berat konstan
- Ke dalam crucible ditimbang 2 ± 0,1 gr arang yang telah diukur kadar airnya
- Diabukan pada suhu 650°C selama 3 jam, didinginkan dalam desikator dan ditimbang
hingga berat konstan.
3.4.3. Prosedur Pengukuran Kadar Volatil
- Crucible dipanaskan pada suhu 90°C selama 1 jam, didinginkan dalam
desikator kemudian ditimbang hingga berat konstan.
- Ke dalam crucible ditimbang 2 ± 0,1 gr arang dan dipanaskan pada suhu 80°C
selama 1 jam, didinginkan dalam desikator dan ditimbang hingga berat konstan.
3.4.4. Prosedur Daya Serap Arang terhadap I2
− Ditimbang arang sebanyak 0,5 gr kemudian dimaasukkan ke dalam erlenmeyer kemudian ditambanhkan dengan 25 ml kalium iodida lalu diaduk rata selama ± 30 menit
− Disaring lalu dipipet sebanyak 10 ml kemudian dititrasi dengan larutan natrium tiosulfat
− Diukur volume natrium tiosulfat yang dipakai
− Dilakukan juga terhadap larutan blanko dan arang yang diimpregnasi dengan variasi konsentrasi (0,1-1,0)%
Setelah diperoleh serbuk karbon yang berukuran 100 mesh maka dilakukan
analisa mikrostruktur dengan foto SEM dan FTIR untuk memperoleh informasi serbuk karbon sebelum diimpregnasi, selanjutnya dilakukan impregnasi terhadap serbuk karbon dengan variasi konsentrasi dan dilakukan perhitungan daya serap karbon terhadap larutan Iodin dan diperoleh daya serap maksimun pada konsentrasi tertentu, pada konsentrasi ini juga akan menghasilkan nilai kalor bakar yang maksimum dan sampel tersebut di foto SEM dan FTIR agar dapat dibandingkan dengan foto SEM dan FTIR yang sebelumnya.
3.5. Pengujian sesudah menjadi briket
3.5.1. Prosedur Pengukuran Kalor Bakar
− Briket arang ditimbang dengan neraca analitik sebanyak 0,15 g
− Dimasukkan arang ke dalam cawan silika
− Disiapkan kawat untuk penyala yang telah digulung kemudian dipasang ujungnya dengan batang-batang penyala yang terpasang pada penutup bom
− Bagian kawat lain disentuhkan pada bagian briket arang yang diuji dan ditutup denag rapat setelah ring O dipasang
− Diisi tabung bom dengan oksigen perlahan-lahan sampai tekanan 30 atm
− Dimasukkan tabung bom ke dalam kalorimeter yang telah diisi air sebanyak 1250 ml
− Ditutup kalorimeter dengan penutupnya dan alat pengaduknya
− Dihidupkan elektrometer dan kemudian tombol alat pengaduk air pendingin selama 5 menit sebelum penyalaan dilakukan lalu dicatat temperatur air setelah temperaturnya
stabil
− Kemudian kawat dinyalakan dengan menekan tombol yang paling kanan
− Air pendingin terus diaduk kemudian dicatat temperatur akhir pendingin setelah 5 menit penyalaan berlangsung kemudian dimatikan elektromotor
3.5.2. Prosedur Pengukuran Kuat Tekan
− Disiapkan briket arang dengan ukuran 7cm x 1,5cm x 1,5cm (panjang x lebar x tebal)
− Kemudian diletakkan pada penyangga dengan jarak tumpu 7 cm dan diberi beban 100 kgf dengan kecepatan 100 mm/menit
− Dicatat data yang tertera pada layar monitor (display) pada saat briket arang patah 3.6. Bagan Penelitian
3.6.1. Diagram Alir Pembuatan Arang
Dibersihkan
Dikeringkan di bawah sinar matahari selama 3 hari
Ditimbang ± 1kg
Dimasukkan ke dalam wadah silinder
Dikarbonisasi (600-700°C)
Digiling sampai halus
Diayak dengan ayakan 40 s/d 60 mesh
Dicuci dengan aquades
Dikeringkan pada 125 °C selama 6 jam
Foto SEM & FTIR Tempurung Kelapa Kering
Arang
Serbuk Arang
Serbuk Arang 100 mesh
Hasil
3.6.2. Diagram Alir Impregnasi NaCl
Dibagi menjadi 10 bagian, masing-masing bagia0n 5 gr
Direndam dengan larutan NaCl (0.1-1)% selama 1 hari
Disaring
Dicuci dengan aquades
Ditiriskan
Dikeringkan dalam oven 125°C selama 4 jam
Diayak dengan ayakan (40s/d 60) mesh
Dipanaskan pada tanur 400°C selama 4 jam
Diuji
Serbuk Arang 100 h
Serbuk Arang yang telah
dii i
Serbuk Arang yang telah
dii i
- Kadar Air
- Kadar Abu
- Kadar Volatil
- Adsorbsi I2 - SEM
- FTIR
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka diperoleh hasil nilai kalor bakar, kuat tekan,
kadar air, kadar abu, kadar karbon, kadar volatil, dan absorbsi I2 dengan menggunakan variasi
konsentrasi bahan pengimpreg NaCl (0,1 s/d 1,0) % dan hal ini dapat dilihat pada daftar lampiran
1.
Bahan pengimpreg mempunyai pengaruh yang tinggi terhadap sifat mekanik tetapi dalam
konsentrasi tertentu dapat menurunkan nilai kalor bakar, hal ini dapat dilihat dengan
membandingkan nilai kalor bakar arang tempurung kelapa tanpa bahan pengimpreg dengan nilai
kalor bakar arang tempurung kelapa dengan menggunakan bahan pengimpreg NaCl dengan
konsentrasi 0,2 % berdasarkan standar kualitas briket arang pada lampiran 5, maka hasil briket
arang yang terbaik untuk nilai kalor bakarnya adalah dengan impregnasi NaCl dengan
konsentrasi 0,2 % .
Ukuran partikel arang pada umumnya juga berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanik
briket arang, menurut Suganal (1992) kekuatan briket arang sangat ditentukan oleh ukuran
partikel, yang mana ukuran partikel terlalu halus akan mengakibatkan kekuatan briket arang akan
menurun, karena akan diperoleh luas permukaan yang semakin besar sehingga membutuhkan
bahan pengikat dalam jumlah yang lebih besar yang mana hal ini dapat menyebabkan turunnya
kualitas briket arang tersebut, sesuai dengan Balitbang Kehutanan (1994) yaitu pencampuran
serbuk arang yang lebih halus dari 40 mesh dapat dilakukan asal proporsinya tidak lebih dari
30% volume. Ukuran partikel arang yang ideal untuk pembuatan briket arang adalah 20 s/d 40
mesh (Suganal, 1992), maka peneliti menggunakan ukuran pertikel arang 40 - 60 mesh.
Kuat tekan briket arang sangat penting diperhatikan untuk menjaga kualitasnya agar tidak
mempunyai kuat tekan yang baik akan menunjukkan bahwa briket arang tersebut tidak mudah
pecah dan tahan lama.
4.2 Pembahasan
4.2.1. Kadar air, kadar abu, kadar volátil, kadar karbon
Gambar 4.1. Grafik kadar air, kadar abu, kadar volátil vs konsentrasi
pengimpreg
Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh kadar air, kadar abu, kadar volátil seperti
tertera pada lampiran 1 dimana grafik di atas menggambarkan hubungan kadar air, kadar abu,
kadar volátil dengan konsentrasi pengimpreg NaCl (natrium klorida).
Penetapan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis dari arang dimana
arang/karbon mempunyai sifat afinitas yang besar terhadap air maka semakin besar nilai kadar
air berarti karbon memiliki luas permukaan yang besar atau pori-pori yang banyak sehingga
lebih banyak menyerap dan menyimpan air yang ada di lingkungan. Hal ini dapat dibuktikan dari
grafik kadar air vs konsentrasi pengimpreg di atas yang semakin naik.Hal ini disebabkan karena
sifat NaCl (natrium klorida) yang higroskopis sehingga semakin besar konsentrasi pengimpreg
NaCl maka semakin banyak pula NaCl (natrium klorida) yang terkandung dalam arang.
Penetapan kadar abu karbon bertujuan untuk mengetahui kandungan oksida logam dalam
arang/karbon. Hal ini berpengaruh pada arang karena keberadaan abu yang berlebihan dapat
menyebabkan terjadinya penyumbatan pori-pori arang sehingga luas permukaan arang menjadi
berkurang.Pada grafik kadar abu vs konsentrasi pengimpreg di atas menunjukkan kadar abu yang
berbanding lurus dengan konsentrasi yaitu semakin besar konsentrai pengimpreg NaCl maka
kadar abu semakin besar, hal ini disebabkan luas permukaan arang semakin kecil karena telah
diisi oleh NaCl.
Penetapan kadar volátil arang bertujuan untuk mengetahui kandungan senyawa yang
mudah menguap yang terkandung dalam arang.Pada grafik kadar volátil vs konsentrasi
pengimpreg di atas dapat terlihat kadar volátil berbanding lurus dengan konsentrasi pengimpreg,
hal ini disebabkan mungkin disebabkan karena tidak sempurnanya penguraian senyawa non
karbon akibat pori-pori arang telah diimpregnasi dengan NaCl (natrium klorida).
Gambar 4.2 Grafik kadar karbon vs konsentrasi pengimpreg
Penetapan kadar karbon bertujuan untuk mengetahui kandungan karbon setelah proses
pengarangan (karbonisasi),dari grafik kadar karbon vs konsentrasi pengimpreg pada gambar 4.2
di atas menunjukkan hubungan yang berbanding terbalik dengan konsentrasi pengimpreg. Besar
kecilnya kadar karbon yang dihasilkan dipengaruhi oleh bervariasinya kadar abu dan kadar
4.2.2. Pengaruh Nilai Kalor Bakar
Gambar 4.3. Grafik Nilai kalor Bakar vs Konsentrasi pengimpreg NaCl
Dari hasil penelitian yang diperoleh hasil nilai kalor bakar, yaitu sifat kalor bakar
menunjukkan sifat menurun dengan bertambahnya konsentrasi NaCl, nilai kalor bakar arang
tempurung kelapa sebelum diimpregnasi dengan NaCl adalah 5154,91 kal/g dan mencapai
optimum pada konsentrasi bahan pengimpreg NaCl 0,2 % dengan nilai kalor bakar sebesar
8083,84 kal/g dan nilai kalor bakar mulai menurun lagi untuk konsentrasi yang lebih besar. Hal
ini dapat kita lihat pada grafik nilai kalor bakar vs konsentrasi pengimpreg di atas. Hal ini
disebabkan pori-pori arang semakin tertutup oleh NaCl sehingga kekurangan O2 pada waktu
pembakaran yang mengakibatkan turunnya nilai kalor bakar arang maka densitasnya juga
meningkat yang mengakibatkan nilai kalor bakar menurun pula. Hal ini juga disebabkan oleh
sifat NaCl yang memiliki kecenderungan menyerap air (higroskopis) yang tinggi, hal ini
dibuktikan dengan meningkatnya kadar air dengan bertambahnya kosentrasi NaCl.
Gambar 4.4. Grafik nilai kuat tekan vs konsentrasi pengimpreg
Dari hasil percobaan pengukuran nilai kuat tekan pada arang yang diimpregnasi dengan
konsentrasi NaCl yang bervariasi dapat disimpulkan bahwa maka semakin tinggi konsentrasi
NaCl maka nilai kuat tekan meningkat, artinya dengan adanya impregnasi NaCl ke dalam arang
maka kekuatan mekanik briket semakin meningkat. Hal ini dikarenakan adanya terjadi pengisian
pori-pori arang yang sebelumnya diisi udara atau O2 yang banyak (yang tentunya mengakibatkan
arang bersifat rapuh) dengan NaCl (natrium klorida) yang bersifat padatan sehingga arang tidak
bersifat rapuh lagi. Hal dibuktikan dengan gambar grafik antara nilai kuat tekan dan konsentrasi
pengimpreg yang semakin naik dan dapat dilihat pada data lampiran 4 dimana nilai kuat tekan
berbanding lurus dengan konsentrasi pengimpreg.
4.2.4. Perbedaan Arang yang Sebelum dan Sesudah Impregnasi NaCl dengan Foto SEM dan FT-IR
Gambar 4.5 Foto SEM permukaan arang sebelum impregnasi NaCl
Analisa dengan menggunakan foto SEM berguna untuk melihat serbuk arang sebelum
dan sesudah diimpregnasi. Gambar antara arang sebelum dan sesudah impregnasi akan
menunjukkan perbedaan yang nyata dimana arang yang sebelum diimpregnasi dengan NaCl
memperlihatkan permukaan yang kasar dan berpori - pori pada permukaan karbon yang dapat
Gambar 4-6. Foto SEM permukaan arang sesudah impregnasi NaCl
Hal ini berbeda dengan pada Gambar (4-6) dimana arang yang telah diimpregnasi dengan
NaCl memperlihatkan permukaan yang berpori semakin kecil karena sebagian pori - porinya
telah ditutupi oleh NaCl.
Berdasarkan foto SEM ini bahwa proses impregnasi NaCl ke arang telah terjadi dimana
proses impregnasi NaCl selama 1 hari pada arang yang sebelumnya dipanaskan pada anur 400°C,
pada pembesaran 200 kali terlihat bahwa pori - pori arang sebagian besar ditutupi NaCl yang
tentunya akan mengubah nilai kalor bakar dan sifat mekanik briket arang tersebut.
Untuk melihat perbedaan yang lebih nyata pada serbuk arang sebelum dan sesudah
diimpregnasi dengan NaCl hal ini didukung oleh data FT-IR. Berdasarkan data FTIR terjadi
perbedaan yang nyata dimana FT-IR berguna untuk melihat ikatan yang berbeda permukaan
karbon pada arang sebelum dan sesudah impregnasi, dari Gambar (4-7) dapat diamati permukaan
karbon sebelum diimpregnasi NaCl sedikit terdapat sedikitnya bilangan gelombang yang terdapat
pada gambar pengamatan FTIR.
Hal ini berbeda dengan arang setelah diimpregnasi denggan NaCl pada suhu 400 0C,
maka terjadi perubahan yaitu senyawa yang terikat pada arang dan dapat diamati bilangan
gelombangnya semakin banyak. Impregnasi NaCl ke butiran arang terjadi pada posisi bilangan
Arang : Esther Sibarani pelet, 26 November 2009 Peaktable IRS,
13 Peaks
Threshhold : 80, Nois : 0.5, No Range Selection
Nr. Pos. (1/cm) Intern (% Transmisi)
1 318.2 6.0615
2 339.4 5.0927
3 352.9 5.0674
4 374.2 1.8088
5 393.5 6.1558
6 399.2 3.7920
7 416.6 4.7471
8 414.8 4.6917
9 482.2 4.2142
10 497.6 3.8559
11 553.5 3.7400
12 592.1 3.3290
13 864.1 3.2582
Arang : Esther Sibarani pelet, 26 November 2009 Peaktable IRS,
13 Peaks
Threshhold : 80, Nois : 0.5, No Range Selection
Nr. Pos. (1/cm) Intern (% Transmisi)
1 318.2 6.0615
2 339.4 5.0927
3 352.9 5.0674
4 374.2 1.8088
5 393.5 6.1558
6 399.2 3.7920
7 416.6 4.7471
8 414.8 4.6917
9 482.2 4.2142
10 497.6 3.8559
11 553.5 3.7400
12 592.1 3.3290
13 864.1 3.2582
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil dan pembahasan yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Nilai kalor bakar (C) arang tempurung kelapa meningkat jika diimpregnasi dengan NaCl
pada konsentrasi tertentu, dalam penelitian ini nilai kalor bakar optimum diperoleh
8083,84 kal/g dan kuat tekannya 4,45 kgf/cm2 pada konsentrasi pengimpreg NaCl 0,2 %.
2. Sifat kuat tekan (α) briket arang tempurung kelapa akan bertambah dengan bertambahnya
konsentrasi pengimpreg NaCl dan hal ini juga diikuti oleh sifat kadar air (Kr), kadar abu
(Ku), kadar volatil (Kv) tetapi hal ini menyebabkan turunnya kadar karbon (Kk) dan nilai
kalor bakar (C) arang tempurung kelapa tersebut.
3. Arang tempurung kelapa memiliki absorbsi I2 = 100,61 mg I2,g dan semakin kecil setelah
diimpregnasi dengan NaCl, absorbsi I2, = 47,44 mg I2/g yang didukung oleh data foto
SEM dan FTIR.
5.2 Saran
Hendaknya dilakukan penelitian lanjutan dengan variasi tekanan pengepresan, ukuran
DAFTAR PUSTAKA
Alport, H Bumham, (1987),"Actived Carbon" Encyclopedia Of Science and Technology, Mc. Graw Hill Company, New York, Vol l:69
American Society For Testing and Material (1981) "Annual Book Of ASTM Standards" Part 30 D-28.
Departemen Perindustrian, (1979) "Standar Industri Indonesia, Standar Cara-Cara Analisis dan Syarat Mulu Barane, Departemen Perindustrian.
Harotoyo, Ando, J dan H Roliadi, (1996), "Pembutan Briket Arang Dari Lima Jenis Kayu Indonesia", Report No. 103, Pusat Penelitian Hasil Hutan.
Hasibuan M, (1995) “Rekarasa dan Pembuatan Tungku Abu Sekam Dengan Bahan Bakar Briket” Balai lndustri Ujung Pandang.
Sudrajat, R. (1993), “Pengaruh Beberapa Pengolahan Terhadap Sifat Arang Aktif”, Jurnal Penelitian Hasil Hutan, Vol.2.
Supeno M (1987) “Efek Termal dan Nyala Pada Pembuatan Arang Tempurung Kelapa Terhadap Sifat Fisik Arang Tempurung” Universitas Sumatera Utara Medan.
Smallman,R.E., R.J. Bishop, (1999) “Metalurgi Fisik Modern & Rekayasa Meterial”, Erlangga Jakarta.
Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, (1994) Pedoman Teknis Pembuatan Briket Arang, Departemen Kehutanan, No.3.
Sembiring, M.T, dan Tuti,S.S., (1990), Arang Aktif, Pengenalan dan Proses Pembuatannya, karya tulis, Jurusan Teknik Industri, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.
Suganal dan Yuyun, B., (1992), Briket Batubara Ombilin, Pertambangan dan Energi No. 2, Jakarta.
Sukamto, Ir., (2001), Upaya Meningkatkan Produksi Kelapa, Penebar Swadaya, Jakarta.
Lampiran 1. Data hasil pengukuran : kadar air (Kr), kadar abu (Ku), kadar volatil (Kv) dan kadar karbon (Kk) untuk arang sebelum dan sesudah diimpregnasi dengan NaCl.
Konsentrasi impregnasi
(%)
Kadar air (Kr) (%)
Kadar abu (Ku) (%)
Kadar volatil (Kv) (%)
Kadar karbon (Kk) (%)
0 2,38 0,60 4,62 90,4
0,1 2,56 1,12 4,84 91,48
0,2 2,66 1,36 5,19 90,79
0,3 2,75 1,45 5,47 90,15
0,4 2,89 1,58 5,89 89,64
0,5 4,42 2,12 6,14 87,32
0,6 5,15 2,48 6,78 85,59
0,7 5,89 2,68 7,19 84,24
0,8 6,12 3,60 7,88 82,40
0,9 6,78 4,26 8,24 80,72
Lampiran 3. Data nilai perubahan T dan nilai kalor bakar briket arang tempurung kelapa sebelum dan sesudah impregnasi NaCl
Sampel arang + NaCl(%) ΔT (0C) Kalor bakar (kal/g)
0 0,33 4920,60
0,l 0,49 7732,37
0,2 0,51 8083,84
0,3 0,50 7908,10
0,4 0,48 7556,63
0,5 0,47 7380,90
0,6 0,46 7205,16
0,7 0,45 7029,42
0,8 0,44 6853,69
0,9 0,42 6502,22
Lampiran 4. Data hasil pengukuran beban patah (Load). Briket arang sebelum dan sesudah diimpregnasi dengan NaCl.
Sampel arang + NaCl(%) Load (kgf) Kuat tekan (kgf/cm2)
0 0,85 2,64
0,l 1,19 3,70
0,2 1,40 4,45
0,3 1,85 5,75
0,4 2,36 7,34
0,5 3,26 10,14
0,6 4,35 13,53
0,7 5,28 16,42
0,8 6,16 19,16
0,9 7,12 22,15
Lampiran 5. Standar kualitas arang dan briket arang.
Jenis uji Satuan SNI Jepang USA Inggris
Nilai kalor kal/g min 5500 6000 -7000 6230 7289
Kuat tekan Kgf/cm2 min 6 60 - 62 62 12,7
Kadar air % max 7,5 6-8 6,5 3,6
Kadar abu % 14,20 3-6 8,3 5,9
Zat terbang % max 15 15-30 19-28 16,4
Lampiran 6.
S = Volume Na2SiO3 yang dibutuhkan untuk mentiterasi filtrat karbon (ml) V = Volume dari larutan I2 (ml)
N = Normalitas larutan standar Na2SiO3 A = Massa karbon (g)
Berat atom lodin = 126,9
*Untuk arang yang diimpregnasi dengan NaCl 0,2 %
T1 = Temperatur air sebelum penyalaan (°C)
T2 = Temperatur air sesudah penyalaan (°C)
t = Kenaikan Temparatur akibat kawat penyala (0,05 °C)
*Untuk arang yang diimpregnasi dengan NaCl 0,2%
3. Nilai Kuat Tekan
*Untuk arang yang diimpregnasi dengan NaCl 0,2%
