BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Kegiatan penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mutu dan Bengkel TPHP STIPAP Medan. Penelitian ini juga di laksanakan pada bulan Januari - Agustus 2020.
3.2 Rancangan Penelitian
Penelitian dilakukan dengan menggunakan rancangan acak kelompok Faktorial (RAKF) yang terdiri dari 2 faktor dengan 5 level perlakuan untuk faktor pertama dan 5 level perlakuan untuk faktor ke 2 yaitu :
1. Faktor komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit Briket terdiri dari 5 taraf yaitu: T1 =100% T2 =75 % T3 =50% T4 =25% T5 = 0%
2. Faktor komposisi Limbah Kelapa Muda briket terdiri dari 5 taraf yaitu : K1 =0% K2 =25% K3 =50% K4 =75% K5 =100%
Jumlah kombinasi perlakuan adalah 5 x 5 = 25 perlakuan , antara lain : K T KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 T1 T1K1 K2T1 K3T1 K4T1 K5T1 T2 K1T2 K2T2 K3T2 K4T2 K5T2 T3 K1T3 K2T3 K3T3 K4T3 K5T3 T4 K1T4 K2T4 K3T4 K4T4 K5T4 T5 K1T5 K2T5 K3T5 K4T5 K5T5
Ket : T = Tandan kosong kelapa sawit K = Limbah kelapa muda
Berdasarkan kombinasi perlakuan maka jumlah ulangan (replication = r) dapat ditentukan sebagai berikut :
(t-1) (r-1) ≥ 15 (25-1) (r-1) 15 24(r-1) ≥ 15 24r-24 ≥ 15 24r ≥ 15 + 24 24r ≥ 39 r ≥ 29/14n ≥ 2,07
karena r lebih dari atau sama dengan 2,07 maka diambil lebih dari 2,07 yaitu 3 kali ulangan. Susunan plot percobaan adalah sebagai berikut :
Jumlah Ulangan = 3 Ulangan Jumlah Percobaan = 25
Model linier rancangan acak kelompok (RAK) Faktorial adalah sebagai berikut : Yijk = µ + α i + β j + p k + (αβ) ij + ∑ dimana :
Yjik = Hasil pengamatan dari faktor pencampuran arang tandan kosong kelapa sawit dan faktor pencampuran arang limbah kelapa muda
µ = efek dari nilai tengah
αi = efek pencampuran arang tandan kosong kelapa sawit βj = efek pencampuran arang limbah kelapa muda
pk = efek ulangan taraf ke-k
(αβ)ij = efek kombinasi pencampuran antara arang tandan kosong kelapa sawit dan campuran arang limbah kelapa muda ke-j pada ulangan ke-k
Jika analisis sidik ragam menunjukkan berbeda nyata atau berbeda sangat nyata, uji lanjutan dengan menggunakan uji BNJ, jika KK < 10%, Uji BNT jika KK 10%-20%, Uji DMRT jika KK > 20%
3.3 Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah : a. Tandan Kosong Kelapa Sawit
b. Limbah kelapa muda
c. Perekat tepung cassava (gaplek) d. Air
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
a. Plat dengan dengan bentuk kotak dan ketebalan 0.8mm serta ukuran p x l x t yaitu 30cm (tempat pengarangan)
b. Hydraulic press c. Alat cetakan briket
d. 4 Tungku / kompor pembakaran briket
e. Timbangan elektronik (Untuk menimbang massa briket) f. Drying oven (Untuk mengeringkan briket)
g. Stopwatch (Untuk mendapatkan data waktu) h. Saringan 40 mesh
3.4 Tahapan Penelitian
3.4.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku
Pada tahap ini peneliti bertujuan untuk mempersiapkan bahan–bahan yang akan digunakan dalam percobaan sehingga mempunyai bentuk yang seragam dan dapat dengan mudah digunakan dalam tahap proses selanjutnya. Adapun tahap penyiapan bahan baku dilakukan dengan mempersiapkan bahan baku yaitu tandan kosong kelapa sawit yang diambil dari pabrik kelapa sawit Langkat Sawit pratama hijau, kemudian tandan kosong kelapa sawit dikeringkan selama 5 hari dengan tujuan agar pada saat proses karbonisasi (pengarangan) mendapatkan hasil arang yang baik untuk dijadikan briket arang. Sedangkan limbah kelapa muda diambil dari penjual es kelapa muda dan langsung dikeringkan. Setelah bahan baku kering dilanjutkan dengan proses karbonisasi.
3.4.2 Tahap Pencacahan dan Pengeringan
Tandan kosong dan limbah kelapa muda yang telah dikumpulkan dicacah kemudian dikeringkan terlebih dahulu dengan cara menjemurnya dipanas terik matahari selama ± 7 hari ( menjaga bahan baku tidak terkena hujan ) agar kadar air dapat berkurang dan memaksimalkan proses pengarangan pada limbah kelapa muda. Semakin kering limbah kelapa muda maka semakin baik untuk di proses.
Tahap ini bertujuan untuk mengubah tandan kosong kelapa sawit dan limbah kelapa muda menjadi serbuk arang yang akan digunakan pada tahap proses selanjutnya. Mengarangkan bahan, menggunakan plat berbentuk kotak dengan ketebalan 0.8mm serta panjang, 100cm, lebar 100cm dan tingginya yaitu 30cm dengan kapasitas 5kg bahan yang dapat dimasukan kedalam plat berbentuk kotak tersebut. Plat kotak tersebut diberi sela udara kecil pada bagian tutup bagian atas agar tetap ada sedikit udara yang masuk kedalam plat kotak. Tahapan kegiatan yang dilakukan dalam proses karbonisasi adalah plat berbentuk kotak (kubus) dinaikkan ke atas tungku / kompor pembakaran. Selanjutnya, seluruh bahan dimasukkan ke dalam plat berbentuk kotak dan api kompor dinyalakan. Sekitar 10 menit akan terlihat sedikit asap putih dari atas penutup plat yang menandakan bahwa pengarangan telah dimulai. Berangsur-angsur bahan dalam plat berbentuk kotak tersebut akan menyusut seiring dengan terjadinya pengarangan dibagian dalam plat. Arang yang akan digunakan harus cukup halus untuk dapat membentuk briket yang baik. Ukuran serbuk arang dapat berpengaruh terhadap keteguhan tekan dan kecepatan pembakaran, selain itu ukuran partikel arang yang terlalu besar akan sukar pada waktu dilakukan perekatan, sehingga mengurangi keteguhan tekan briket arang yang dihasilkan. Sebaiknya serbuk arang yang akan digunakan digiling dan disaring untuk memperoleh ukuran 40 mesh (Wahid, 2018).
3.4.4 Tahap Penghancuran Arang
Untuk tahap selanjutnya arang ditumbuk dengan menggunakan alu yang terbuat dari kayu. Setelah ditumbuk kemudian serbuk arang yang telah jadi diayak dengan ayakan yang telah disediakan dengan ukuran 40 mesh.Ampas hasil pengayakan di tumbuk kembali sehingga semua bahan dapat dimanfaatkan. Setelah selesai proses pengayakan dilanjutkan dengan pencampuran perekat dan pengadukan.
Setelah tandan kosong dan limbah kelapa muda dicacah, kedua bahan tersebut dicampurkan dengan komposisi yang sudah ditentukan, dengan berat masing-masing perlakuan ± 200gr. Kemudian di aduk hingga homogen dan dicampur dengan perekat tepung gaplek sebanyak 20gr sebagai perekatnya.
3.4.6 Tahap Pencampuran Perekat
Perekat yang digunakan pada penelitian ini adalah tepung gaplek. Setelah proses penghancuran dan pengayakan selesai kemudian serbuk arang dari hasil pengayakan dicampur dengan menggunakan perekat gaplek cair.
3.4.7 Tahap Pencetakan
Setelah pencampuran selesai dilanjutkan dengan proses pencetakan. Bahan baku dimasukkan ke dalam cetakan yang berbentuk tabung dengan diameter 2 cm dan tinggi 5 cm. Setelah bahan baku dimasukkan ke dalam cetakan dilakukan pengepresan agar bahan baku memadat dan perekat yang digunakan meresap kedalam pori-pori briket, sehingga briket tidak mudah pecah dan retak. Pengepresan bahan baku dilakukan dengan menggunakan alat press.
3.4.8 Tahap Pengeringan
Setelah proses pencetakan pada briket selesai maka dilakukan pengeringan selama ±2 jam. Pengeringan briket dilakukan dalam oven pada suhu 105oC.Kemudian dilakukan pengujian pada briket yang sudah jadi untuk mengetahui kualitas dari briket.
3.4.9 Tahap Uji Parameter Mutu
Setelah selesai dikeringkan kemudian dilakukan uji kualitas briket terhadap nilai kalor, kadar air, kadar abu, kerapatan (density), kuat tekan (hardness), laju pembakaran dan kadar karbon.
Tabel 3.1 Uji parameter mutu briket
Sifat arang briket Jepang Inggris Amerika Sni
Kadar air (%) 6-8 3.6 6.2 8
Kadar zat menguap (%) 15-30 16.4 19-28 15
Kadar karbon (%) 60-80 75.3 60 77
Kerapatan gr/cm3) 1.0-1.2 0.46 1 -
Kuat tekan(gr/cm2) 60-65 12.7 62 -
Nilai kalor(Cal/gr) 6000-7000 7289 6230 5000
3.5 Pengamatan Penelitian
Tahap ini bertujuan untuk menganalisa karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain kadar air (moisture), kerapatan (density), dan laju pembakaran dari tahun sebelumnya.
3.5.1 Analisa Kadar Air ( Moisture) (SNI 06-3730-1995)
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.
Keterangan :
W1 = Berat Sampel + Wadah Sebelum Dioven (g) W2 = Cawan Kosong (g)
W3 = Berat Sampel + Cawan Setelah Dioven (g)
3.5.2 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= Keterangan : ρ = kerapatan (g/cm3) m = massa (g) V = volume silinder (cm3)
3.5.3 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)
= ... Keterangan :
Lb = Laju pembakaran briket (g/detik)
M = Berat briket (g)
3.6 Bagan Alur Penelitian Mulai
Pencacahan Dengan Cara Diurai TKKS
Limbah Kelapa Muda 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
Pembuatan biobriket dengan komposisi :
1. Tepung gaplek + Tandan Kosong + Limbah Kelapa Muda 100% : 0%
75% : 25% 50% : 50% 25% : 75% 0% : 100%
Pencetakan dengan ukuran 2 cm dan panjang 5 cm
Briket kering
Serbuk arang TKKS Serbuk arang kelapa
muda
Pengeringan dengan oven 105°C
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
