Pengaruh Impregnasi NaCl Terhadap Nilai Kalor Bakar Dan Kuat Tekan Briket Arang Tempurung Kelapa

59 

Teks penuh

(1)

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

(2)

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

(3)

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

(4)

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

(5)

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

(6)

ABSTRAK

(7)

ABSTRACT

(8)

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

(9)

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

(10)

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

(11)

DAFTAR TABEL

Halaman

(12)

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

(13)

ABSTRAK

(14)

ABSTRACT

(15)

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)

(16)

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

(17)

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

(18)

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

(19)

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

(20)

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

(21)

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

(22)

(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

(23)

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)

(24)

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)

(25)

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

(26)

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

(27)

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

(28)

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

(29)

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

(30)

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

(31)

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

(32)

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

(33)

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 =

(

)

x

S = Volume Na2SiO3 yang dibutuhkan untuk mentiterasi filtrat karbon (ml)

V = Volume dari larutan I2 (ml)

N = Normalitas larutan standar Na2S2O3

A = Massa karbon (g)

(34)

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

(35)

- 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

(36)

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

(37)

- 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)%

(38)

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

(39)

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

(40)

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

(41)

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

(42)

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.

(43)

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

(44)

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.

(45)

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

(46)

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

(47)

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

(48)

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

(49)

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

(50)

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

(51)

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.

(52)
(53)

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

(54)
(55)

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

(56)

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

(57)

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

(58)

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%

(59)

3. Nilai Kuat Tekan

*Untuk arang yang diimpregnasi dengan NaCl 0,2%

Figur

Gambar ( 2-2 )
Gambar 2 2 . View in document p.21
Tabel 2-1 : Syarat mutu karbon aktif
Tabel 2 1 Syarat mutu karbon aktif . View in document p.23
Gambar 2-3 ;  Pemencaran elektron yang datang oleh lempengan tipis dengan spesimen
Gambar 2 3 Pemencaran elektron yang datang oleh lempengan tipis dengan spesimen . View in document p.31
grafik kadar air vs konsentrasi pengimpreg di atas yang semakin naik.Hal ini disebabkan karena
Hal ini disebabkan karena . View in document p.42
Gambar 4.2 Grafik kadar karbon vs konsentrasi pengimpreg
Gambar 4 2 Grafik kadar karbon vs konsentrasi pengimpreg . View in document p.43
Gambar 4.3.  Grafik Nilai kalor Bakar vs Konsentrasi pengimpreg NaCl
Gambar 4 3 Grafik Nilai kalor Bakar vs Konsentrasi pengimpreg NaCl . View in document p.44
Gambar 4.4.  Grafik nilai kuat tekan vs konsentrasi pengimpreg
Gambar 4 4 Grafik nilai kuat tekan vs konsentrasi pengimpreg . View in document p.45
Gambar 4.5 Foto SEM permukaan arang sebelum impregnasi NaCl
Gambar 4 5 Foto SEM permukaan arang sebelum impregnasi NaCl . View in document p.46
Gambar 4-3. FTIR arang sebelum diimpregnasi
Gambar 4 3 FTIR arang sebelum diimpregnasi . View in document p.48
Gambar 4-3. FTIR arang sebelum diimpregnasi
Gambar 4 3 FTIR arang sebelum diimpregnasi . View in document p.49

Referensi

Memperbarui...