BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi energi
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), energi adalah tenaga atau gaya untuk berbuat sesuatu. Definisi ini merupakan perumusan yang lebih luas dari pada pengertian-pengertian mengenai energi pada umumnya dianut di dunia ilmu pengetahuan. Dalam pengertian sehari-hari energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan sesuatu pekerjaan (Nodali, 2009).
Energi merupakan sektor utama dalam perekonomian Indonesia saat ini dan akan mengambil peranan yang lebih besar diwaktu yang akan datang baik dalam rangka penyediaan devisa, penyerapan tenaga kerja, pelestarian sumber daya energi, pembangunan nasional serta pembangunan daerah. Situasi energi di Indonesia tidak terlepas dari situasi energi dunia. Konsumsi energi dunia yang semakin meningkat menimbulkan kesempatan bagi Indonesia untuk mencari energi alternatif untuk memenuhi kebutuhannya sendiri. Untuk itu perlu dilakukannya identifikasi sector mana yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber daya energi alternative (Nodali, 2009).
Seperti diketahui, Indonesia sangat berkepentingan untuk menggantikan sumber daya energi minyak dengan sumber energi lainnya karena minyak merupakan sumber daya energi yang menghasilkan devisa selain gas alam. Oleh karena itu, sektor-sektor perekonomian yang dimanfaatkan minyak sedapat mungkin menggantikannya dengan sumber daya lain seperti gas alam, batubara, panas bumi, listrik tenaga air, dan biomassa yang tersedia dalam jumlah besar (Nodali, 2009).
2.2Tandan kosong kelapa sawit
Tandan kosong kelapa sawit merupakan tandan yang telah dipisahkan dari buah segar kelapa sawit, secara kuantitas tandan kosong kelapa sawit mencapai 24,04 % dari Tandan Buah Segar (TBS) yang akan diolah (Putri dkk, 2009).Pemanfaatan Tandan Kosong Sawit sebagai sumber energi berupa briket arang disamping memberikan keuntungan secara finansial, juga akan membantu didalam pelestarian lingkungan. Sebagai biomassa, tandan kosong kelapa sawit dapat dibuat arang dengan proses yang relatif sederhana. tujuan pemanfaatan sebagai arang tandan kosong kelapa sawit perlu diproses lebih lanjut menjadi briket arang untuk menaikkan densitasnya serta memberikan bentuk yang beraturan (Mulia, 2007).
Tandan kosong kelapa sawit adalah produk samping yang di hasilkan dari proses pemisahan di threser yang memisahkan antara buah dengan tandan sawit. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan salah satu produk samping industri minyak sawit yang jumlahnya cukup banyak dan mengandung serat yang cukup banyak serta sampai saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. TKKS memiliki energi panas sebesar 18.795 Kj/Kg = 4.490 Kl/g sangat potensial di jadikan sumber energi alternative (Mulia, 2007)
Selain itu kadar abu yang dihasilkan tandan kosong kelapa sawit juga sangat sedikit, sehingga diharapkan apabila dijadikan briket, maka abu yang dihasilkan semakin sedikit dan tidak mencemari lingkungan. Tandan kosong kelapa sawit dengan kadar perekat 60% memiliki nilai kalor tertinggi yaitu 5914,81 kal/g, kadar abu 12,36%, kadar volatile matter 12,15%, kadar karbon terikat 63,99%, kadar air terendah 11,50% dan laju pembakaran 0,0476 g/dt. Setelah dibandingkan dengan SNI 01-6235-2000 semua briket berbagai variasi perekat memenuhi standar nilai kalor tetapi belum ada satupun briket yang memenuhi standar kadar abu, sedangkan pada parameter volatile matter hanya pada briket dengan 60% dan 65% perekat yang telah sesuai dengan standar sebagai bahan organic (Mulia, 2007).
Tandan kosong kelapa sawit memiliki karakteristik dasar berupa sifat kimia dan fisika, sifat kimia dan fisik tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada table 2.1 dan 2.2 :
Tabel 2.1. Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit
Sifat Nilai
Diameter (μm) 150 – 500 Microfibrillar angle (°) 46
Density (gr/cm3) 0.7 – 1.55 Tensile strength (MPa) 50 – 400 Young’s modulus (GPa) 0.57 – 9 Elongation at break (%) 4 – 18 Tensile strain (%) 13.71 Length-weighted fiber length (mm) 0.99 Cell-wall thickness (μm) 3.38 Fiber coarseness (mg/m) 1.37 (Sumber :Eka, 2000).
Tabel 2.2. Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit
(Sumber :Eka, 2000).
2.3Ampas tebu
Tanaman tebu (Saccharum officinarum L) adalah salah satu anggota familia rumput-rumputan (Graminae) yang merupakan tanaman asli tropika basah, namun masih dapat tumbuh baik dan berkembang di daerah subtropika, pada berbagai jenis tanah dari dataran rendah hingga ketinggian 1.400 m diatas
Komponen Kimia Komposisi (%) Lignin 22,60 Pentosa 25,90 ɑ-selulosa 45,80 Holoselulosa 71,88 Abu 1,6 Pektin 12,85 Kelarutan dalam: - 1% NaOh - Air dingin - Air Panas - Alkohol-Benzene - 19,50 - 13,89 - 2,50 - 4,20
permukaan laut. Umur tanaman sejak ditanam hingga bisa dipanen mencapai kurang lebih 1 tahun (Indriani, 1992).
Di Indonesia tebu banyak dibudidayakan dipulau jawa dan sumatera. sari dari tanaman tebu ini yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan gula sedangkan sisa (ampas) dari tebu ini dibuang atau dimanfaatkan kembali menjadi bahan bakar. Nama lain dari ampas tebu yaitu bagas. Dari satu pabrik dihasilkan ampas tebu sekitar 35 – 40% dari berat tebu yang dapat digiling (Indriani, 1992).
Ampas tebu sebagian besar mengandung lingo-cellulose. Panjang seratnya antara 1,7 sampai 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan buatan. Bagase mengandung air 48 -52%, gula rata-rata3,3% dan serat rat-rata 47,7%. Serat bagasse tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan dan lignin (Indriani, 1992).
Tabel 2.3. Komposisi Kimia ampas tebu
Kandungan ampas tebu Kadar (%)
Abu 3,82 Lignin 22,09 Selulosa 37,65 Sari 1,81 Pentose 27,97 (Sumber : Indriani 1992).
Sebagai bahan bakar jumlah ampas dari stasiun gilingan memiliki sekitar 30% berat tebu dengan kadar air sekitar 50%. Dalam kondisi kering, ampas tebu terdiri dari unsur C (karbon) 47%, H (Hidrogen) 6,5%, O (oksigen) 44% dan
Ash (abu) 2,5%. Pada umumnya, Kelebihan dari ampas ini sendiri adalah mudah terbakar karna didakam nya terkandung air, gula, serat dan mikroba, sehingga bila di tumpuk akan terpermentasi dan melepaskan panas. Briket dari ampas tebu akan lebih terjamin sebab bersifat reneuabele (mudah di perbarui). Setelah ampas tebu mengalami pengeringan, pabrik gula di Indonesia memnfaatkan ampas tebu sebagai bahan bakar. Dalam proses pembakaran
ampas tebu juga menghasilkan abu pembakaran. Abu sesuai dengan terjadinya terdiri dari berbagai macam, seperti abu terbang, abu vulkanis, abu batubara dan sebagainya (Indriani, 1992). Berikut komposisi penyusun abu pada ampas tebu yang telah dibakar.
Tabel 2.4. Komposisi Kandungan ampas tebu
Kandungan ampas tebu Kadar (%)
Kadar air 3,79 Kadar abu Kadar karbon Kadar silikat Kadar magnesium Kadar kalsium Kadar alumunium Kadar besi 79,03 10,91 72,33 0,58 0,63 3,24 0,58 (sumber : Indriani, 1992) 2.4Biomassa
Biomassa adalah bahan-bahan organic yang berasal dari jasa hidup, baik hewan maupun tumbuh-tumbuhan seperti daun, rumput, ranting, gulma, limbah pertanian, limbah peternakan, minyak nabati, dan sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energy (bahan bakar). Pada umum nya yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya. Biomassa merupakan campuran material organic yang kompleks, biasanya terdiri dari karbohidrat, lemak, protein, dan beberapa mineral lainnya yang jumlahnya sedikit seperti sodium, fosfor, kalsium dan besi. Komponen utama tanaman biomassa adalah karbohidrat (berat kering kira-kira 75%), lignin (sampai dengan 25%) dimana dalam beberapa tanaman komposisinya bisa berbeda-beda. Keuntungan penggunaan biomassa untuk sumber bahan bakar adalah keberlanjutannya, diperkirakan 140 juta ton biomassa digunakan pertahun nya. (Nodali, 2009).
2.5 Potensi energi biomassa di Indonesia T a b e l s Sumber : (Nodali, 2009) 2.5Perekat molasses
Molases merupakan produk sampingan dari industri pengolahan gula tebu atau gula bit yang masih mengandung gula dan asam – asam organic. Molase yang hasil dari industry gula tebu di Indonesia dikenal dengan nama tetes tebu. Kandungan sukrosa dalam molase cukup tinggi, berkisar 48-55% sehingga dapat digunakan sebagai sumber alternatif yang baik untuk pembuatan etanol. Molasses berbentuk cairan kental berwarna coklat ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku etanol, alcohol, pembentuk asam sitrat, MSG,dan gahosol. (Juwita dan Ratna, 2012).
Tetes tebu didapatkan dari hasil pemisahan dengan Kristal gula tebu. Proses pengolahan awal diawali denagn penggilingan tebu untuk mengeluarkan nira mentah yang berbentuk jus , setelah itu nira mentah akan memasuki proses pemurnian untuk mendapatkan nira jernih dengan cara mengendapkan nira, selanjutnya nira jernih memasuki proses penguapan yang bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi sampai dengn tingkat jenuhnya. Sampai tahap ini nira kental hasil dari proses penguapan akan melalui proses pembentukan Kristal gula melalui pemasakan, setelah Kristal terbentuk dan melalui tahap pendinginan dilakukan pemisahan menggunakan alat pemusing dan penyaring sehingga didapatkan gula mentah dan tetes tebu(Juwita dan Ratna, 2012).
Sumber Energi Produksi (10⁰ton/th) Energi (10⁰kkal/h) Pangsa (%) Kayu 25.00 100.0 72.0 Sekam Padi 7.55 27.0 19.4 Jenggal Jagung 1.52 6.8 4.9 Tempurung Kelapa 1.25 5.1 3.4 Potensi Total 35.32 138.9 100
Tabel 2.6. Komposisi kandungan nutrisi molase
Kandungan molase Kadar (%) Protein kasar 3,1 Serat kasar 0,6 BETN 83,5 Lemak kasar Abu 0,9 11,9 (Sumber : Juwita dan Ratna, 2012)
2.6Tepung Cassava (Gaplek)
Tepung Cassava (gaplek) merupakan produk lanjutan dari bahan singkong (ubi kayu) yang berbentuk tepung berwarna putih bersih. Tepung Cassava dapat digunakan sebagai subtitusi atau untuk mengurangi penggunaan tepung terigu karena mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi dibanding produk asalnya (singkong) (Badan Standarisasi Nasional, 1992).
Tepung Cassava dapat diolah menjadi berbagai produk olahan misalnya mie ubi kayu, tiwul instan, aneka macam kue ubi kayu serta dapat disimpan dalam jangka waktu yang cukup lama asalkan dapat mempertahankan kandungan air dalam produk konstan 14%. Berbeda dengan tapioca yang merupakan pati dari singkong, tepung Cassava adalah hasil penepungan semua komponen yang ada pada singkong (Badan Standarisasi Nasional, 1992).
Tabel 2.7. Komposisi Kandungan Giji Tepung Cassava
Kandungan Cassava Nilai Energy 363 kkal Protein Lemak Karbohidrat Kalsium Fosfor Zat besi Vitamin A Vitamin B1 Vitamin C 1.1 gr 0.5 gr 88.2 gr 84 mg 125 mg 1 mg 0 IU 0.004 mg 0 mg (sumber :Badan Standarisasi Nasional, 1992 )
2.7Karbonisasi
Karbonisasi adalah proses mengubah bahan baku asal menjadi karbon berwarna hitam melalui pembakaran dalam ruang tertutup dengan udara terbatas atau seminimal mungkin. Proses karboniasi atau pengarangan dilakukan dengan memasukkan bahan organik kedalam lubang atau ruangan yang dindingnya tertutup seperti didalam tanah atau tangki yang terbuat dari plat baja dan nyala api dikontrol. Tujuan pengendalian tersebut agar bahan yang dibakar tidak meniadi abu, tetapi menjadi arang yang masih terdapat energi didalamnya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakarabu (Kurniawan, 2008).
Bahan tersebut masih terdapat sisa energi yang dimanfaatkan untuk keperluan, seperti memasak, memanggang, dan mengeringkan. Bahan organik yang sudah menjadi arang tersbut akan mengeluarkan sedikit asap dibandingkan dibakar langsung menjadi abuabu (Kurniawan, 2008).
Lamanya proses pengarangan ditentukan oleh jumlah atau volume bahan organik, ukuran parsial bahan, kerapatan bahan, tingkat kekeringan bahan jumlah oksigen yang masuk dan asap yang keluar dari ruang pembakaran. Sebagai gambaran, arang sekam padi lebih cepat dan lebih mudah dibuat dari pada arang serbuk gergaji sehingga pertukan gas yang terjadi di dalam ruang pembakaran lebih leluasa (Kurniawan, 2008).
Proses pembakaran dikatakan sempurna jika hasil akhir pembakaran berupa abu berwarna keputihan dan seluruh energi di dalam bahan organic dibebaskan. Namun dalam pengarangan, energi pada bahan akan dibebaskan secara perlahan. Apabila proses pembakaran dihentikan secara tiba tiba ketika bahan masih membara, bahan tersebut akan menjadi arang yang berwarna kehitaman. Pada bahan masih terdapat sisa energi yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, seperti memasak, memanggang dan mengeringkan. Bahan organik yang sudah menjadi arang tersebut akan mengeluarkan sedikit asap dibandingkan dibakar langsung menjadi abu (Kurniawan, 2008).
Prinsip proses karbonisasi adalah pembakaran biomassa tanpa adanya kehadiran oksigen. Sehingga yang terlepas hanya bagian volatile matter, sedangkan karbonnya tetap tinggal di dalamnya. Temperatur karbonisasi akan sangat berpengaruh terhadap arang yang dihasilkan sehingga penentuan temperatur yang tepat akan menentukan kualitas arang. (Kurniawan, 2008).
Pelaksanaan karbonisasi meliputi teknik yang paling sederhana hingga yang paling canggih. Tentu saja metode pengarangan yang dipilih disesuaikan dengan kemampuan dan kondisi keuangan. Berikut dijelaskan beberapa metode karbonisasi (pengarangan) (Sinurat, 2011).
a. Pengarangan terbuka
Metode pengarangan terbuka artinya pengarangan tidak di dalam ruangan sebagaimana mestinva. Risiko kegagalannya lebih besar. karena udara langsung kontak dengan bahan baku. Metode: pengarangan ini paling murah dan paling cepat, tetapi bagian yang menjadi abu juga paling banyak, terutama jika selama proses pengarangan tidak ditunggu dan dijaga. Selain itu bahan baku harus selalu dibolak - balik agar arang yang diperoleh seragam dan merata warnanva.
b. Pengarangan di dalam drum
Drum bekas aspal atau oli yang masih baik bisa digunakan sebagai l tempat proses pengarangan. Metode pengarangan di dalam drum cukup praktis karena bahan baku tidak perlu ditunggu terus-menerus sampai menjadi arang.
c. Pengarangan di dalam silo
Sistem pengarangan silo dapat diterapkan untuk produksi arang dalam jumlah banyak. Dinding dalam silo terbuat dari batu bata tahan api. Sementara itu, dinding luarnya disemen dan dipasang besi beton sedikitnya 4 buah tiang yang jaraknya disesuaikan dengan. keliling silo. Sebaiknya sisi bawah silo diberi pintu yang berfungsi untuk mempermudah pengeluaran arang yang sudah jadi. Hal yang penting
dalam metode ini adalah menyediakan air yang banyak untuk memadamkan bara.
d. Pengarangan semi modern
Metode pengarangan semi modern sumber apinya berasal dari plat yang dipanasi atau batu bara yang dibakar. Akibatnya udara disekeliling bara ikut menjadi panas dan memuai ke seluruh ruanganpembakaran. Panas yang timbul dihembuskan oleh blower atau kipas angin bertenaga listrik. Pengarangan super cepat hanya membutuhkan dalam hitungan menit, metode ini menggunakan penerapan roda berjalan.
2.8Biobriket
Briket adalah arang dengan bentuk tertentu yang dibuat dengan teknik pengepresan tertentu dan menggunakan bahan perekat tertentu sebagai bahan pengeras. Biobriket merupakan bahan bakar briket yang dibuat dari arang biomassa hasil pertanian (bagian tumbuhan), baik berupa bagian yang memang sengaja dijadikan bahan baku briket maupun sisa atau limbah proses produksi/pengolahan agroindustri. Biomassa hasil pertanian, khususnya limbah agroindustri merupakan bahan yang seringkali dianggap kurang atau tidak bernilai ekonomis, sehingga murah dan bahkan pada taraf tertentu merupakan sumber pencemaran bagi lingkungan. Dengan demikian pemanfaatannya akan berdampak positif, baik bagi bisnis maupun bagi kualitas lingkungan secara keseluruhan. Biobriket yang berkualitas mempunyai ciri antara lain tekstur halus, tidak mudah pecah, keras, aman bagi manusia dan lingkungan, dan memiliki sifat-sifat penyalaan yang baik. Sifat penyalaan ini diantaranya mudah menyala, waktu nyala cukup lama, tidak menimbulkan jelaga, asap sedikit dan cepat hilang serta nilai kalor yang cukup tinggi (Jamilatun, 2008).
Tabel 2.8. Hasil Analisis Briket Arang Buatan Jepang, Inggris dan Briket Arang Komersial
(
(Sumber : Jamilatun, 2008)
Briket bioarang yang memenuhi syarat sebagai bahan bakar dapat dilihat dari nilai kalor, kadar karbon terikat dan kerapatannya yang tinggiuntuk mengetahui standar kualitas briket arang dengan bahan baku utamanya kayu, yaitu dimana syarat briket yang baik memiliki :
Tabel 2.9. Standar mutu dan karakteristik pembuatan briket
Parameter Nilai Kadar air max 8% Kadar abu max 8% Kadar zat menguap max 15% Nilai kalor min 5000 kal/gr Kadar karbon min 77 %
(Sumber : Jamilatun : 2008)
Meskipun briket bioarang memiliki banyak kelebihan, namun juga ada kekurangannya :
1. Briket biorang sulit dibakar langsung dengan korek api. Oleh karena itu untuk menyalakannya perlu ditetesi minyak tanah atau
Sifat Briket Arang Briket Arang
Komersial Jepang Inggris Kadar air (%) 7,57 6-8 3,6 Kadar abu (%) 5,51 3-6 5,9 Kadar zatt menguap (%) 16,14 15-30 16,4 Kadar karbon (%) 78,35 60-80 75,3 Keteguhan tekan
(kg/cm2) 0,46 60-65 12,7
Nilai kalor (kal/g) 6814,11
spritus pada bagian pinggirnya agar dapat menyala dan akhirnya membara.
2. Biaya pembuatannya lebih mahal dibandingkan dengan pembuatan arang biasa. Akan tetapi biaya tersebut akan kembali apabila diproduksi secara besar-besaran kemudian dipasarkan.
1.9Teknologi Pembriketan
Teknologi pembriketan merupakan pengembangan dari proses pembakaran dengan membuatnya menjadi berbagai bentuk melalui penekanan dan pencampuran dengan bahan pengikat. Pembriketan bertujuan untuk memperoleh suatu bahan bakar yang berkualitas yang dapat digunakan untuk semua sektor sebagai sumber energi pengganti.
Proses pembriketan adalah proses pengolahan karbon hasil karbonisasi yang mengalami perlakuan penggerusan, pencampuran bahan baku, pencetakan dan pengeringan pada kondisi tertentu, sehingga diperoleh briket yang mempunyai bentuk, ukuran fisik, dan sifat kima tertentu.
Secara umum tahap-tahap proses pembriketan adalah (Fajrin, D,E.2009) :
1. Penggerusan / crushing adalah menggerus bahan baku briket (bioarang) untuk mendapatkan ukuran butir tertentu.
2. Pencampuran / mixing adalah mencampur bahan baku briket dengan binder pada komposisi tertentu untuk mendapatkan adonan yang homogen.
3. Pencetakan adalah mencetak briket untuk mendapatkan bentuk tertentu sesuai dengan yang diinginkan.
4. Pengeringan adalah proses mengeringkan briket dengan menggunakan udara panas pada temperature tertentu untuk menurunkan kandungan air briket.
5. Pengepakan / packaging adalah pengemasan produk briket sesuai dengan spesifikasi kualitas dan kuantitas yang telah ditentukan.
