i
ANALISA KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR ALTERNATIF BIOPELET DARI SERBUK KAYU DAN
SEKAM PADI TERHADAP LAMA WAKTU PEMBAKARAN
SKRIPSI
DIAJUKAN KEPADA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG UNTUK MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA TEKNIK
MESIN STRATA SATU (S1)
Disusun Oleh :
MUHAMMAD ARI PRIMA GIRSANG 201210120311007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2019
iii
iv
v
vi
vii
“ANALISA KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR ALTERNATIF BIOPELET DARI SERBUK KAYU DAN SEKAM PADI TERHADAP
LAMA WAKTU PEMBAKARAN”
M.Ari Pima Girsang1, M. Jufri2 dan Nur Subeki3.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-218 Pswt. 127 Fax. (0341)
460782
Malang 65144, Indonesia Email: muhammadearii@gmail.com
ABSTRAK
Indonesia sendiri merupakan salah satu yang tercatat sebagai penghasil limbah kayu yang banyak diproduksi sebagai bahan mabel. sedangkan sekam padi banyak terproduksi di seluruh dunia sebagai bahan pangan. konsumsi beras yang tinggi akan mengakibatkan produksi beras yang dihasilkan juga lebih tinggi untuk memenuhi kebutuhan domestik. produksi beras yang tinggi akan menghasilkan limbah sekam yang tinggi pula. serbuk kayu dan sekam padi merupakan suatu limbah industri yang dapat digunakan untuk membuat bahan bakar alternatif seperti Bio-pelet. kedua bahan ini dapat menjadi salah satu solusi untuk mengatasi krisis energi yang ada di Indonesia. Tujuan dari penelitian ini adalah mengidentifikasi temperatur pengeringan dan persentase perekat pada pelet sekam padi dan serbuk kayu untuk megetahui kombinasi yang optimal pada pelet sekam padi. Dalam penelitian ini diterapkan metode eksperimen untuk mengkombinasi sekam dengan variasi persentase perekat 10%, 15%, dan 20% lalu sekam dan perekat yang sudah dicampur menjadi adonan dicetak menggunakan mesin pencetak pelet jenis vertikal. Setelah itu pelet dikeringkan menggunakan oven yang bertemperatur 90oC, 100oC, dan 110oC. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa semakin kecil persentase perekat yang diberikan maka lama waktu pembakarannya akan semakin lama dan semakin tinggi temperatur pengeringan akan membuat pelet sekam padi akan semakin cepat terbakar karena kadar air pada pelet akan semakin rendah. Sedangkan kombinasi yang paling optimal adalah pelet dengan menggunakan persentase perekat 10% dan dikeringkan pada temperatur 110oC.
Kata kunci : Pelet serbuk kayu dan sekam padi, persentase perekat, lama waktu pembakaran
viii
“ANALISA KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR ALTERNATIF BIOPELET DARI SERBUK KAYU DAN SEKAM PADI TERHADAP
LAMA WAKTU PEMBAKARAN”
M.Ari Pima Girsang1, M. Jufri2 dan Nur Subeki3.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-218 Pswt. 127 Fax. (0341)
460782
Malang 65144, Indonesia Email: muhammadearii@gmail.com
ABSTRACT
Indonesia it self is one of the producers of wood waste which is widely produced as a mabel material. whereas rice husk is widely produced throughout the world as food. high rice consumption will result in higher rice production to meet domestic needs. high rice production will produce high husk waste as well.
wood powder and rice husk is an industrial waste that can be used to make alternative fuels such as Bio-pelet. both of these materials can be one solution to overcome the energy crisis in Indonesia. The purpose of this study was to identify the drying temperature and the percentage of adhesive on rice husk pellets and wood powder to determine the optimal combination of rice husk pellets. In this study, an experimental method was used to combine husks with variations in the percentage of adhesive 10%, 15%, and 20%, then the husks and adhesives which had been mixed into dough were printed using a vertical type pellet molding machine. After that the pellets are dried using an oven with a temperature of 900C, 1000C, and 1100C. The results of this study indicate that the smaller the percentage of adhesive given, the longer the combustion time will be and the higher the drying temperature will make the rice husk pellets burn faster because the water content in the pellets will be lower. While the most optimal combination is pellets using 10% adhesive percentage and dried at 1100C
Keywords: Wood pellets and rice husks, percentage of adhesive, length of combustion time
ix
KATA PENGANTAR
Dengan segala kerendahan hati, puji syukur kami panjatkan kepada ALLAH SWT atas limpahan rahmat dan hidyah-nya sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul “ANALISA KARAKTERISTIK BAHAN BAKAR ALTERNATIF BIOPELET DARI SERBUK KAYU DAN SEKAM PADI TERHADAP LAMA WAKTU PEMBAKARAN” Adapun maksudn penyusunan skripsi ini adalah sebaai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
1. Ayahanda dan ibunda yang selalu memberikan bantuan materil maupun non materil, mendoakan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Drs. M. Jufri, ST., MT selaku dosen pembimbing I yang selalu membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Nur Subeki, ST., MT selaku dosen pembimbing II yang selalu membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Bapak Murjito, ST, MT selaku ketua jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Seluruh Dosen dan staf pengajar di jurusan teknik mesin Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Keluarga besar yang selalu memberikan semangat dan doa’nya selama menempuh studi.
7. Ghufran, Dimas, Ilham, dan Hamsyah rekan satu tim yang selalu kompak menyelsaikan permasalahan dalam mengerjakan tugas akhir.
x
8. Temen-temen angkatan 2012 Handika, sandi, silo, roy, dhanang, dayat, indra yang selalu memberikan saran demi kelancaran tugas akhri
Semua pihak lain yang turut membantu pembuatan tugas akhir ini. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang sebesar-besarnya atas segala kemurahan hati dan kebaikan kepada pihak yang telah membantu. Saya menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam pembuatan tugas akhir ini, untuk itu saya sangat berterima kasih atas saran dan kritik yang bersifat membangun sehingga dapat meningkatkan kemampuan saya dimasa yang akan datang.
Malang, 11 Januari 2019
M.Ari Prima Girsang
xi DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING I ... iv
LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING II ... v
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR GRAFIK ... xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Batasan Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Kayu ... 5
2.2 Limbah Kayu ... 7
2.3 Potensi Limbah Kayu ... 9
2.4 Sekam Padi ... 10
2.5 Definisi Pelet ... 13
2.6 Karakteristik Pelet Kayu ... 15
2.7 Keunggulan Pelet ... 17
2.8 Proses Pembuatan Pelet ... 18
2.9 Definisi Temperatur ... 19
2.10 Definisi Oven ... 19
xii BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian ... 20
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ... 20
3.3 Alat dan Bahan ... 20
3.4 Desain Penelitian ... 21
3.5 Identifikasi Masalah Penelitian ... 24
3.5.1 Langkah 1 Bahan Baku ... 24
3.5.2 Langkah 2 Penghalusan Serbuk Kayu dan Sekam Padi ... 26
3.5.3 Langkah 3 Pengayakan ... 27
3.5.4 Langkah 4 Adonan ... 27
3.5.5 Langkah 5 Pencetakan ... 28
3.5.6 Langkah 6 Pengeringan ... 29
3.5.7 Langkah 7 Bentuk Pelet ... 30
3.5.8 Langkah 8 Pelet yang Dihasilkan ... 31
3.6 Diagram Alir Penelitian ... 32
3.7 Prinsip Eksperimen ... 33
3.8 Analisis Bahan Baku Produksi Akhir ... 33
3.8.1 Kadar Air ... 33
3.8.2 Kadar Abu ... 35
3.8.3 Proses Pembakaran ... 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Biopelet ... 39
4.2 Kadar Air ... 40
4.2.1 Hasil Pengujian Kadar Air ... 41
4.3 Kadar Abu ... 43
4.3.1 Hasil Pengujian Kadar Abu ... 44
4.4 Lama Pembakaran ... 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 48
5.2 Saran ... 48
DAFTAR PUSTAKA ... 49
xiii LAMPIRAN
• CURRICULUM VITAE
• DATA PENELITIAN
• NASKAH PUBLIKASI
• MAKALAH PRESENTASI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sekam Padi ... 11
Gambar 3.1 Campuran Serbuk Kayu dan Sekam Padi ... 26
Gambar 3.2 Blender ... 26
Gambar 3.3 Ayakan mesh 22 ... 27
Gambar 3.4 Adonan ... 28
Gambar 3.5 Mesin Pencetak Pelet ... 28
Gambar 3.6 Proses Pengeringan dengan Media Oven ... 30
Gambar 3.7 Bentuk Biopelet ... 30
Gambar 3.8 Pelet yang Dihasilkan ... 31
Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ... 32
Gambar 4.1 Biopelet, (a) kanji 10%, (b) kanji 15%, (c) kanji 20% ... 40
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koposisi Limbah Serbuk Kayu Campuran ... 8
Tabel 2.2 Koposisi Limbah Serbuk Kayu Campuran ... 8
Tabel 2.3 Kandungan Kimia Sekam Padi ... 11
Tabel 2.4 Standar Pelet Menurut SNI 8021 : 2014 ... 15
Tabel 3.1 Spesifikasi Desain ... 21
Tabel 4.1 Hasil Penelitian Kandungan Kadar Air Biopelet Serbuk Kayu dan Sekam Padi ... 41
Tabel 4.2 Komposisi Bahan dan Kandungan Kadar Air ... 42
Tabel 4.3 Hasil Penelitian Kandungan Kadar Abu Pelet Sekam Padi ... 43
Tabel 4.4 Tabel Komposisi Bahan dan Kandungan Kadar Abu ... 45
Tabel 4.5 Lama Pembakaran Pelet Sekam Padi pada Perlakuan Temperatur 90oC, 100oC, dan 110oC ... 46
xvi
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Perbandingan Kadar Air dengan Persentase Perekat ... 42 Grafik 4.2 Perbandingan Kadar Abu dengan Persentase Perekat ... 45 Grafik 4.3 Lama Waktu Pembakaran ditemperatu 90oC, 100oC, 110o ... 46
xvii
DAFTAR PUSTAKA
Arno, Analisa Nilai Kalor Bahan Bakar Alternatif (Biopelet) Dari Kayu Jati, Kayu Sengon, dan Sekam Padi, Malang 2017.
Ahmad Zikri 2015,Uji Kinerja Rotary Dryer Berdasarkan Efisiensi Termal Pengering Serbuk Kayu Untuk Pembuatan Pelet. Jurnal Terknik Kimia No.2,vol.21 April 2015
Arsad, Sifat Fisik dan Kimia wood pellet dari Limbah Industri Perkayuan sebagai Sumber Energi Alternatif, Banjarbaru 2014.
Kusumaningrum dan Munawar,2014 Biopellet merupakan salah satu bentuk energi biomassa dan pertama kali diproduksi di Swedia tahun 1980 berbahan baku serbuk kayu yang merupakan limbah industri kayu.
Haygreen and Bowyer, 1982. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu) Penerjemah: Sutjipto A. Hadikusumo. Gadjah Mada University Press : Yogyakarta
Budianto, A. D. 2000. Sistem Pengeringan Kayu. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.
Setyamidjaja. D. 1993. Karet. Budidaya dan Pengolahan. Penerbit Kanisius.
Yogyakarta.
Haygreen, J. G. dan Bowyer, J. L. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta
Kasmudjo, 2001. Identifikasi kayu (makroskopis) dan Sifat-Sifat Kayu. Bagian Penerbitan Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Deptan. 1970. Limbah Kayu. Jakarta: Balai Pustaka.
Sunarso dan Simarmata (1980) dalam Iriawan (1993) menjelaskan bahwa limbah kayu adalah sisa-sisa kayu atau bagian kayu yang dianggap tidak bernilai ekonomi lagi dalam proses tertentu, pada waktu tertentu dan tempat tertentu yang mungkin masih dimanfaatkan pada proses dan waktu yang berbeda.
xviii
Sumadiwangsa dan Widarmana (1982) menyatakan bahwa jenis limbah kayu yang terjadi pada industri kayu lapis antara lain berupa dolok (log end), sisa kupasan (log core), sisa kupasan veneer, lembaran (veneer) yang rusak, sisa potongan pinggir kayu lapis, serbuk gergaji (saw dust)dan serbuk pengamplasan.
Nugraha dan Rahmat, Energi Mahal, Memanfaatkan Briket Arang Sekam, Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian 2008.
Nugraha, Pemanfaatan Sekam sebagai Bahan Bakar Murah. Informasi Ringkas Balai Besar Penelitian dan Bank Pengetahuan Padi Indonesia, 2008.
Nugraha, Pemanfaatan Sekam sebagai Bahan Bakar Murah. Informasi Ringkas Balai Besar Penelitian dan Bank Pengetahuan Padi Indonesia, 2008.
Nugroho, Manfaat Abu Sekam Padi, 2011.
El Bassam, N. dan Maegaard, P. 2004. Integrated Renewable Energy or Rural Communities. Planning guidelines, Technologies and Applications Elsevier.
Amsterdam.
Ramsay W. S. Energy From Forest Biomass. Ed. Academic Press, Inc..New York 1982.
Zamiraza F, Pembuatan Biopelet dari Bungkil Jarak Pagar (Jathropa Curcas L.) Dengan Penambahan Sludge dan Perekat Tapioka, [Skripsi] Fakultas Pertanian Teknologi Pertanian IPB, Bogor 2011.
Cook, A. 2007. Efficiency and Economic Advantages of Bulk Delivery of Biomass Pelet Fuel for Space Heating. Pelet Fuels Institute.
Arlington,Virginia.
MJ Kristanto, Analisis Pengaruh Kebisingan dan Temperatur terhadap Produktivitas Pembuatan Spare Part Motor pada UD Sinar Abadi Waru Sidoarjo, Sidoarjo 2013.
Judy Troftgruben,1984 dan Judy A.harrison,2000. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan berat kunyit setelah dikeringkan menggunakan Oven.
xix
Ikawati, Pengaruh Variasi Ukuran Partikel Briket Terhadap Karakteristik Termal Briket Arang Limbah Serbuk Gergaji Kayu Sengon, Universitas Jember 2015.
Maryono 2013 Pengaruh Variasi Jumlah Perekat Tepung Tapioka, Makassar 2013 E. Rosalinda, Kualitas Biopelet dari Limbah Batang Kelapa Sawit Pada Berbagai
Ukuran Serbuk dan Jenis Perekat, Fakultas Kehutanan Universitas Tanjungpura 2015.
