BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Kegiatan penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mutu dan Bengkel TPHP STIPAP Medan. Untuk pengujian sampel dilakukan di Laboratorium Pendidikan Teknologi Kimia Industri, dan UPT. Pengujian dan Sertifikasi Mutu Barang Medan. Waktu penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2019 sampai bulan Agustus 2019.
3.2 Rancangan Penelitian
Dalam penelitian ini variabel penelitian adalah : 3.2.1 Variabel
a. Variabel tetap
1. Komposisi 25%:75% 2. Diameter briket 2,15 cm 3. Panjang briket 5,5 cm b. Variabel tidak tetap/bebas
1. Klin ( Alat pengarangan ) 2. Kompor pembakaran 3.3 Bahan dan Peralatan
Bahan penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah pabrik kelapa sawit yaitu tandan kosong kelapa sawit, dengan bahan tambahan campuran adalah Kulit Durian dan molases sebagai perekatnya.
Penelitian ini menggunakan komposisi bahan baku tandan kosong kelapa sawit (TKKS), dan kulit durian yang bertujuan untuk mendapatkan nilai kalor yang tinggi dari briket arang.
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
a. Plat dengan bentuk kotak dan ketebalan 0,8 mm serta ukuran p x l x t yaitu 30cm ( Tempat pengarangan )
b. Hydraulic press c. Cetakan briket
d. Tungku pembakaran briket / Kompor pembakaran briket e. Timbangan elektronik
f. Drying oven g. Stopwatch
3.4 Tahapan Penelitian
Dalam penelitian ini ada beberapa tahapan yang dilakukan yaitu: 1. Tahap penyiapan bahan baku
2. Tahap proses karbonisasi (pengarangan) 3. Tahap penghancuran arang
4. Tahap pencampuran perekat
3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku
Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan bahan–bahan yang akan digunakan dalam percobaan sehingga mempunyai bentuk yang seragam dan dapat dengan mudah digunakan dalam tahap selanjutnya
3.4.2 Tahap proses Karbonasi (Pengarangan)
Tahap ini bertujuan untuk mengubah tandan kosong kelapa sawit dan kulit durian menjadi serbuk arang yang akan digunakan pada tahap selanjutnya. Mengarangkan bahan, digunakan Plat kotak dengan ketebalan 0,8 mm serta panjang, lebar dan tingginya yaitu 30 cm denga kapasitas bahan yang dapat dimasukkan ke dalam plat berbentuk kotak tersebut.
3.4.3 Tahap Penghancuran Arang
Arang ditumbuk dengan dengan menggunakan cawan yang terbuat dari kaleng. Setelah ditumbuk kemudian serbuk arang yang telah jadi diayak dengan ayakan yang telah disediakan dengan ukuran 40 mesh. Ampas hasil pengayakan di tumbuk kembali hingga semua bahan dapat
dimanfaatkan. Setelah selesai pengayakan dilanjutkan dengan pencampuran perekat dan pengadukan.
3.4.4 Tahap Pencampuran Perekat
Perekat yang digunakan pada penelitian ini adalah molases. Setelah proses penghancuran dan pengayakan selesai kemudian serbuk arang dari hasil pengayakan dicampur dengan menggunakan perekat.
3.5 Pengamatan Penelitian
Tahap ini bertujuan untuk menganalisa karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain nilai kalor (heating value), kadar air (moisture), kadar abu (ash), densitas, daya tekan dan laju pembakaran.
3.5.1 Analisa Nilai Kalor (heating value) (SNI 06-3730-1995) Dilakukan pengujian di Laboratorium PTKI.
Prosedur pengukuran nilai kalor (HHV):
1) Menimbang kurang lebih 1 gram sampel yang sudah di pisahkan kedalam cawan besi.
2) Menyiapkan rangkaian bom kalori meter, memasang cawan kerangkaian bom kalorimeter.
3) Menghubungkan dengan kawat nikelin sepanjang 6 cm serta benang katun 12 cm dan menyentuhkan dengan sampel.
4) Memasukkan air sebanyak 2 liter ke dalam bejana bom kalori meter, lalu memasukkan rangkaian bom kalorimeter kedalam bejana.
5) Menutup rapat lalu isi dengan gas dengan tekanan 25 Bar.
6) Mengisi ember bom kalorimer dengan 2 liter air destilasi dan memasukkan kedalam jaket bom kalorimeter.
7) Memasukkan bejana bom kedalam ember kemudian ditutup. 8) Menjalankan mesin dan melihat suhu awal.
9) Setelah lima menit, menekan tombol pembakaran dan biarkan selama 7 menit.
10) Lihat suhu akhir dan matikan mesin.
Nilai kalor briket dihitung dengan persamaan:
- High Heating Value (HHV) = (T2 – T1 – TKp) x CV (kJ/kg) ...1
- Low Heating Value (LHV) = HHV – 3240 (kJ/kg) ...2
Keterangan :
T1 = suhu air pendingin sebelum dinyalakan (⁰C) T2 = suhu air pendingin sesudah dinyalakan (⁰C) Tkp = kenaikan suhu kawat penyala = 0,05 (⁰C). Cv = panas jenis alat = 73.529,6 (kJ/kg ⁰C)
3.5.2 Analisa Kadar Air (Moisture) (SNI 06-3730-19955)
Analisa kadar air menggunakan standar. Alat yang digunakan untuk pengujian kadar air adalah oven, cawan porselin dan timbangan digital. Prosedur pengujian kadar air dilakukan dengan mengambil sampel yang akan diuji dan menimbangnya sebagai berat awal. Sampel tersebut kemudian ditempatkan didalam cawan porselin yang telah diketahui berat kosongnya. Cawan yang telah berisi sampel tersebut dipanaskan didalam oven bersuhu 105oC selama 2 jam sampai beratnya konstan. Kemudian cawan diangkat dengan menggunakan penjepit dan didinginkan dalam desikator selama 30 menit dan kemudian ditimbang.
K. Air =
(W1−W3)
(W1−W2)x 100% . . . … … … … . .3 Keterangan :
W1 = Berat Sampel + Wadah Sebelum Dioven (g) W2 = Cawan Kosong (g)
W3 = Berat Sampel + Cawan Setelah Dioven (g)
3.5.3 Analisa Kadar Abu (Ash) (SNI 06-3730-1995)
Analisa kadar abu menggunakan standar. Alat yang digunakan untuk pengujian kadar abu adalah furnace, cawan porselin dan timbangan digital. Prosedur pengujian kadar abu dilakukan dengan mengambil sampel yang akan diuji dan menimbangnya sebagai berat awal. Sampel tersebut kemudian ditempatkan didalam cawan porselin yang telah diketahui berat kosongnya. Cawan yang telah berisi sampel tersebut dipanaskan didalam oven bersuhu 550⁰C selama 2 jam sampai beratnya konstan. Kemudian cawan diangkat dengan menggunakan penjepit dan didinginkan dalam desikator selama 30 menit dan kemudian ditimbang
K. Abu = ( W4−W2) (W1−W2) x 100% ...4 C. Organik = 100% - (K.Air + K.Abu)………...5 Keterangan :
W1 = Berat Sampel + Wadah Sebelum Dioven (g) W2 = Cawan Kosong (g)
W3 = Berat Sampel + Cawan Setelah Dioven (g) W4 = Berat Sampel + Cawan Setelah Diabukan (g)
3.5.4 Density (kerapatan)
Pengukuran density briket arang, alat-alat yang digunakan adalah timbangan digital, gelas ukur dan air. Cara kerjanya adalah :
1. Siapkan gelas ukur bervolume 500 ml, lalu masukan air sebanyak 300ml.
2. Timbang sampel briket yang mau diukur densitynya.
3. Kemudian masukan briket tersebut ke dalam gelas ukur yang sudah berisi air, lalu hitung volume akhirnya. Berat briket dibagi volume, maka didapatlah density.
Kerapatan briket dapat dihitung dengan persamaan berikut : 𝛒=𝒎 𝒗… … … .7 Keterangan : ρ = kerapatan (g/cm3) m = massa (g) V = volume silinder (cm3)
3.5.5 Kuat Tekan (Hardness)
Uji kuat tekan dilakukan dengan menggunakan tensil test untuk mengetahui kekuatan briket arang dalam menahan beban dengan tekanan tertentu. Prosedur perhitungan kuat tekan briket arang yaitu :
1. Sebelum dilakukan perhitungan menggunakan mesin tensil test, briket arang terlebih dahulu dihitung luas permukaannya.
2. Selanjutnya dilakukan perhitungan dengan tensil test untuk diketahui daya tahan briket arang. Daya tahan briket arang dibagi luas permukaan maka akan didapatkan kuat tekannya.
Kuat tekan briket dapat dihitung dengan persamaan :
Kn (kg/cm2) = Bn (Kg) O(cm2) . . . … … … .8 Keterangan : Kn = Kuat tekanan (Kg/cm2) Bn = Tekanan (Kg) OP = Luas (cm2)
3.5.6 Analisa Laju Pembakaran Briket
Laju pembakaran adalah penggambaran berkurangnya bobot per satuan menit selama pembakaran. Pengurangan bobot semakin cepat memberikan laju pembakaran yang besar. Semakin besar laju pembakaran, maka menyala briket akan semakin singkat
Prosedur perhitungan laju pembakaran briket arang yaitu :
1. Sebelum dilakukan pembakaran, briket arang harus ditimbang beratnya.
2. Setelah itu briket arang dibakar dan dihitung mulai dari briket arang mulai terbakar hingga habis menjadi abu.
3. Kemudian berat briket arang dibagi dengan waktu yang diperlukan hingga briket arang menjadi abu. Maka didapatkan laju pembakarannya
Lb (g/detik) =M (g)
tS ...6 Keterangan :
Lb = Laju pembakaran briket (g/detik)
M = Berat briket (g)
3.6 Bagan Alur Penelitian
Mulai
Pencacahan Dengan Cara Diurai
TKKS Kulit Durian
Pencacahan Dengan Cara Diurai
Pengeringan dengan sinar matahari selama 7 hari
Penghalusan dengan di tumbuk Pengarangan selama 30 menit Pengeringan dengan sinar matahari selama 7
hari
Pengarangan selama 1 jam
Penghalusan dengan di tumbuk
Serbuk arang TKKS Serbuk arang Kulit
Durian
Pembuatan biobriket dengan komposisi :
1. Tepung cassava Tandan Kosong dan Kulit Durian 25% : 75%
Pencetakan dengan ukuran 2 cm dan panjang 5 cm
Pengeringan dengan oven 105°C
Briket kering 1. Nilai Kalor 2. Kadar Air 3. Kadar Abu 4. Kerapatan 5. Kuat Tekan 6. Laju Pembakaran
3.7 Jadwal Penelitian No Jadwal Kegiatan Bulan 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Pengajuan Judul 2 Seminar Proposal 3 Pengumpulan Bahan Baku 4 Pengeringan dan Pencacahan 5 Pengarangan Bahan Baku 6 Penghalusan dan Penyaringan 7 Pengkomposisian Briket 8 Pencetakan Briket 9 Pengeringan Briket 10 Analisa Mutu 11 Analisa Data 2 12 Sidang
