BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori II.1.1 Biobriket
Biomassa adalah suatu limbah benda padat yang bisa dimanfaatkan lagi sebagai sumber bahan bakar. Biomassa meliputi limbah kayu, limbah pertanian/perkebunan/hutan, komponen organik dari industri dan rumah tangga. Briket merupakan bahan bakar padat yang terbuat dari limbah organik, limbah pabrik maupun dari limbah perkotaan. Bahan bakar padat ini merupakan bahan bakar alternatif atau merupakan pengganti bahan bakar minyak yang paling murah dan dimungkinkan untuk dikembangkan secara masal dalam waktu yang relatif singkat mengingat teknologi dan peralatan yang digunakan relatif sederhana (Widarti, Ir. Suwono, & Ridho Hantoro, 2010).
Biobriket adalah bahan bakar padat yang dapat diperbaharui yang dibuat dari campuran biomassa. Limbah tersebut dibuat dari biomassa yang dimampatkan sehingga dibutuhkan perekat didalamnya. Karakteristik briket yang baik adalah briket yang permukaannya halus dan tidak meninggalkan bekas hitam di tangan. Selain itu, sebagai bahan bakar, briket juga harus memenuhi kriteria sebagai berikut mudah dinyalakan, tidak mengeluarkan asap, emisi gas hasil pembakaran tidak mengandung racun, kedap air dan hasil pembakaran tidak berjamur bila disimpan pada waktu lama, menunjukkan upaya laju pembakaran (waktu, laju pembakaran, dan suhu pembakaran) yang baik (Miskah, 2014). Kelebihan penggunaan biobriket limbah biomassa antara lain: biaya bahan bakar lebih murah, tungku dapat digunakan untuk berbagai jenis briket, lebih ramah lingkungan (green energy), merupakan sumber energi terbarukan (renewable energy), membantu mengatasi masalah
limbah dan menekan biaya pengelolaan
limbah (Nugrahaeni, 2008).
Sumber bahan baku biobriket dari bahan hayati adalah kulit kopi, ampas tebu dan kayu serta tongkol jagung. Butiran halus bioarang dari hasil karbonisasi bahan hayati membutuhkan perekat sehingga biobriket tidak mudah hancur. Jenis perekat berpengaruh terhadap kadar air, kadar abu dan nilai kalor. Kadar air semakin rendah jika jumlah bioarang semakin banyak (Karim, 2014).
kadar air dalam briket agar sesuai dengan ketentuan kadar briket yang berlaku. Suhu pengeringan yang umum dilakukan adalah 60°C selama 24 jam [ CITATION Jes08 \l 1033 ].
Kriteria sederhana suatu bahan dapat menjadi bahan bakar adalah: 1) memiliki nilai kalor tinggi yang mencukupi standar, 2) Jumlah ketersediaan bahannya yang cukup, 3) mudah terbakar, 4) nyaman dalam penggunaan. Arang yang baik untuk bahan bakar adalah sebagai berikut: 1) warna hitam dengan nyala kebiru-biruan, 2) mengkilap pada pecahannya, 3) tidak mengotori tangan, 4) Terbakar tanpa berasap, tidak memercik dan tidak berbau, 5) dapat menyala terus tanpa dikipas, 6) berdenting seperti logam [ CITATION Jes08 \l 1033 ].
Bahan bakar padat memiliki spesifikasi dasar antara lain sebagai berikut:
Nilai kalor (Heating value/caloric value)
Nilai kalor bahan bakar padar terdiri dari GHV (gross heating value/nilai kalor atas) dan NHV (net heating value/nilai kalor bawah) Nilai kalor bahan bakar adalah jumlah panas yang dihasilkan atau ditimbulkan oleh suatu gram bahan bakar tersebut dengan meningkakan temperatur 1 gr air dari 3,5°C-4,5°C, dengan satuan kalori. Makin tinggi berat jenis bahan bakar, makin rendah nilai kalor yang diperolehnya. Adapun alat yang digunakan untuk mengukur kalor disebut kalorimeter bom (Bomb Calorimeter).
Kadar Air (Moisture)
Kandungan air dalam bahan bakar, air yang terkandung dalam kayu atau produk kayu dinyatakan sebagai kadar air.
Kadar Abu (Ash)
Abu atau disebut dengan bahan mineral yang terkandung dalam bahan bakar padat yang merupakan bahan yang tidak dapat terbakar setelah proses pembakaran. Abu adalah bahan yang tersisa apabila bahan bakar padat dipanaskan hingga berat konstan.
Volatile matter (Zat-zat yang mudah menguap)
Volatile matter (zat-zat yang mudah menguap) merupakan salah satu karakteristik yang terkandung dari suatu biobriket. Semakin banyak kandungan volatile matter pada biobriket, maka semakin mudah biobriket untuk terbakar dan menyala, sehingga laju pembakaran semakin cepat.
Fixed Carbon (FC)
Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran bahan bakar padat, yaitu:
Ukuran partikel
Salah satu faktor yang mempengaruhi pada proses pembakaran bahan bakar padat adalah ukuran partikel bahan bakar padat yang kecil. Dengan partikel yang lebih kecil ukurannya, maka suatu bahan bakar padat akan lebih cepat terbakar.
Kecepatan aliran udara
Laju pembakaran biobriket akan naik dengan adanya kenaikan kecepatan aliran udara dan kenaikan temperatur.
Jenis bahan bakar
Jenis bahan bakar akan menentukan karakteristik bahan bakar. Karakteristik tersebut antara lain kandungan volatile matter (zat-zat yang mudah menguap) dan kandungan moisture (kadar air). Semakin banyak kandungan volatile matter pada suatu bahan bakar padat maka akan semakin mudah bahan bakar padat tersebut untuk terbakar dan menyala.
Temperatur udara pembakaran
Kenaikan temperatur udara pembakaran menyebabkan semakin pendeknya waktu pembakaran.
Karakteristik bahan bakar padat yang terdiri dari kadar karbon, kadar air (moisture), zat-zat yang mudah menguap (volatile matter), kadar abu (ash), nilai kalori.
[ CITATION Jes08 \l 1033 ]
II.1.2 Eceng gondok
Eceng gondok (Eichornia crossipes) merupakan tumbuhan air yang tumbuh di rawa-rawa, danau, waduk dan sungai yang alirannya tenang. Pertumbuhan eceng gondok yang sangat cepat (3% per hari) menimbulkan berbagai masalah, antara lain mempercepat pendangkalan sungai atau danau, menurunkan produksi ikan, mempersulit saluran irigasi dan menyebabkan penguapan air 3 sampai 7 kali lebih besar daripada penguapan air di perairan terbuka. Eceng gondok memiliki kandungan air yang sangat besar hingga 90% dari berat tanaman sebenarnya. Dalam 10 kg eceng gondok setelah dikeringkan beratnya hanya 1 kg. Akan tetapi eceng gondok memiliki nilai kadar karbon yang cukup bagus untuk dimanfaatkan sebagai briket.
Tabel I.1 Kandungan Eceng Gondok dalam keadaan basah dan kering
Keadaan bahan Kandungan Persentase (%)
Basah Kadar air 90
Kering Protein kasar 13,03
Lemak 1,1
Kadar abu 23,8
Vortex dan 41,47
[ CITATION Kha12 \l 1033 ]
Eceng gondok adalah salaEceng gondok atau Eichornia crassipes solm adalah gulma (pengganggu) yang mengapung di atas permukaan air. Tumbuhan ini sangat cepat berkembang di lahan yang perairannya terkena limbah karena tumbuhan ini dapat mengikat logam berat didalam air. Eceng gondok memiliki kandungan selulosa dan senyawa organik yang berpotensi memberikan nilai kalor yang cukup baik. Oleh karena itu, eceng gondok dapat menjadi alternatif bahan dasar pembuatan briket arang [ CITATION Dwi15 \l 1033 ].
Eceng gondok (Eichornia crassipes) adalah salah satu jenis tumbuhan air mengapung. Eceng gondok memiliki kecepatan tumbuh yang tinggi sehingga tumbuhan ini dianggap sebagai gulma yang merusak lingkungan perairan. Eceng gondok dengan mudah menyebar melalui saluran air ke badan air lainnya. Pertumbuhan eceng gondok yang cepat terutama disebabkan oleh air yang mengandung nutrient yang tinggi, fosfat dan potassium. Analisa nilai kalor, kandungan air dan sulfur dilakukan pada biobriket eceng gondok ini untuk mengetahui karakteristik pembakaran sehingga biobriket ini berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternative. Pada percobaan ini, eceng gondok dipilih sebagai bahan biomassa yang kemudian dibuat menjadi biobriket bioarang [ CITATION Muh141 \l 1033 ].
II.1.2 Bahan Perekat
Selain bahan baku utama, pembuatan briket tidak terlepas dari bahan perekat. Perekat yang biasa digunakan untuk membuat briket dapat dikelompokkan menjadi 2 (dua) jenis, yaitu perekat organik dan perekat anorganik.
1. Perekat organik, merupakan perekat yang efektif, tidak terlalu mahal, dan menghasilkan abu yang relatif sedikit. Contoh perekat organik adalah kanji dan tar. 2. Perekat anorganik, merupakan perekat yang dapat menjaga ketahanan briket dalam
proses pembakaran, sehingga briket menjadi tahan lama. Selain itu, perekat ini juga memiliki daya lekat yang kuat dibandingkan perekat organik, akan tetapi biaya yang dikeluarkan lebih tinggi dan menghasilkan abu yang lebih banyak dibandingkan perekat organik. Perekat pabrik seperti lem yang tersedia di pasaran merupakan salah satu perekat anorganik.
[ CITATION Hij13 \l 1033 ]
beras). Pemakaian tar, pitch, clay, dan molasses sebagai bahan perekat menghasilkan biobriket yang berkekuatan tinggi tetapi mengeluarkan banyak asap jika dibakar yang disebabkan adanya komponen yang mudah menguap. Bahan perekat pati, dekstrin, dan tepung beras akan menghasilkan biobriket yang tidak berasap dan tahan lama tetapi nilai kalornya tidak tinggi. Jenis perekat yang digunakan adalah salah satu faktor penting yang harus dipertimbangkan saat pembriketan dengan tujuan agar biobriket akan melepaskan panas maksimum. Dan tujuan pembuatan biobriket adalah untuk menghasilkan sumber bahan bakar yang baik dan efisien energi yang tinggi maka penggunaan persentase bahan perekat adalah salah satu campuran yang harus dipertimbangkan [ CITATION Muh141 \l 1033 ].
II.1.3 Tepung Kanji/ Tepung Tapioka amilopektin. Granula tapioka berbentuk semi bulat dengan salah satu dari bagian ujungnya mengerucut dengan ukuran 5-35 µm. Suhu gelatinisasi berkisar antara 52-64°C, kristalinisasi 38%, kekuatan pembengkakan sebesar 42 µm dan kelarutan 31%. Kekuatan pembengkakan dan kelarutan tapioka lebiih kecil dari pati kentang, tetapi lebih besar dari pati jagung[ CITATION Nur13 \l 1033 ].
Kanji merupakan salah satu sumber karbohidrat yang penting. Mempunyai kadar amilosa 17% dan amilopektin 83%. Sumber-sumber karbohidrat lain yang mengandung amilum dan amilopektin adalah gandum, kentang, sagu, jagung dan beras. Masing-masing mempunyai rasio amilosa atau amilopektin yang berbeda, biasanya mendekati perbandingan 1:3. Kanji adalah perekat tapioka yang dibuat dari tepung tapioka dicampur air dalam jumlah tidak melebihi 70% dari berat serbuk arang dan
kemudian dipanaskan sampai berbentuk jeli.Pencampuran kanji dengan serbuk arang diupayakan
menggunakan tangan, secara maksimal dilakukan oleh alat mixer [ CITATION Kha08 \l 1033 ]
Gambar II.2 Tepung Kanji
II.2 Aplikasi Industri
PENGARUH PERBANDINGAN MASSA ECENG GONDOK DAN TEMPURUNG KELAPA SERTA KADAR PEREKAT TAPIOKA TERHADAP KARAKTERISTIK
BRIKET
Iriany, Meliza*, Firman Abednego S. Sibarani, Irvan
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara
Pendahuluan
Seiring semakin meningkatnya pertumbuhan jumlah penduduk maka kebutuhan energi semakin meningkat setiap tahunnya. Salah satu sumber energi utama yang dikonsumsi manusia adalah sumber energi yang berasal dari fosil, yang lambat laun akan habis karena tidak dapat diperbaharui. Oleh karena itu, diperlukan suatu sumber energi alternatif untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Briket merupakan suatu padatan yang dihasilkan melalui proses pemampatan dan pemberian tekanan, apabila dibakar akan menghasilkan sedikit asap. Briket diolah dengan sistem pengepresan dan menggunakan bahan perekat, sehingga berbentuk briket yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari. Pengolahan menjadi briket bertujuan untuk meningkatkan karakteristik bahan baku serta nilai kalor dari biomassa.
Metodologi
Bahan baku (eceng gondok dan tempurung kelapa) dicacah kecil sekitar 1 cm. Eceng gondok dan tempurung kelapa di furnace dengan waktu masing-masing sekitar 15 menit dan 1 jam untuk dijadikan arang. Arang hasil pengarangan digiling untuk menghasilkan serbuk arang. Serbuk arang disaring dengan alat pengayak ukuran 120 mesh. Perekat dari tepung tapioca dibuat dengan cara mencampurkan tepung tapioka dengan air kemudian dipanaskan hingga menjadi adonan seperti bubur. Perbandingan antara tapioka dan air yaitu 1:4. Adonan tepung tapioka dicampurkan dengan serbuk arang dari hasil pengayaka sehingga dihasilkan adonan yang lengket. Adonan briket dicetak dengan menggunakan alat pencetak briket dan ditekan dengan kekuatan tekan 1 ton/cm2. Briket yang sudah dicetak kemudian dikeringkan di
dalam oven pada suhu 105°C selama satu jam agar diperoleh briket dengan kadar air yang rendah.
Kesimpulan
tapioka 10% yaitu kadar abu 9,718%, kadar air 1,374%, kadar zat volatil 14,814%, nilai kalor 6879,596 kal/g, nilai kerapatan 0,983 g/cm3, laju pembakaran 3,021 x 10-3 g/detik, dan kuat
