DAN SENGON (Paraserianthes falcataria L. Nielsen)
DENGAN PENAMBAHAN TEMPURUNG KELAPA
(Cocos nucifera L)
AGUS TRIONO
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KARAKTERISTIK BRIKET ARANG DARI CAMPURAN
SERBUK GERGAJIAN KAYU AFRIKA (Maesopsis eminii Engl)
DAN SENGON (Paraserianthes falcataria L. Nielsen)
DENGAN PENAMBAHAN TEMPURUNG KELAPA
(Cocos nucifera L)
AGUS TRIONO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Kehutanan Pada Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan
Institut Pertanian Bogor
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Penelitian : Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl) dan Kayu Sengon (Paraserienthes falcataria L. Nielsen) dengan Penambahan Tempurung Kelapa (Cocos nucifera L).
Nama Mahasiswa : Agus Triono
NRP : E24102050
Departemen : Hasil Hutan
Menyetujui,
Mengetahui,
Ketua Departemen Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Dede Hermawan, M.Sc. Tanggal :
Tanggal Lulus :
Dosen Pembimbing I
Prof. Dr. Ir. Kurnia Sofyan Tanggal:
Dosen Pembimbing II
Dr. Gustan Pari, M.Si, APU Tanggal:
”Katakanlah:” Kalau sekiranya lautan menjadi tinta untuk
(menulis) kalimat-kalimat Tuhanku, sungguh habislah lautan itu
sebelum habis (ditulis) kalimat-kalimat Tuhanku,meskipun Kami
datangkan tambahan sebanyak itu (pula)” (QS. Al Kahfi: 109).
”Dan seandainya pohon – pohon di bumi menjadi pena dan laut
menjadi tinta, ditambahkan kepadanya tujuh laut (lagi) sesudah
(keringnya), niscaya tidak akan habis-habisnya (dituliskan) kalimat
Allah. Sesungguhnya Allah Maha Perkasa lagi Maha Bijaksana” (QS.
Luqman: 27).
Hai orang-orang yang beriman, apabila dikatakan kepadamu:”
Berlapang-lapanglah, niscaya Allah akan memberi kelapangan
untukmu. Dan apabila dikatakan:” berdirilah kamu, maka berdirilah,
niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di
antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa
derajat. Dan Allah Maha Mengetahui apa yang kamu kerjakan” (QS.
Al Mujaadilah: 11).
Nasehat buat penuntut ilmu:
”Ilmu itu cahaya, maka jamgan kau kotori dengan kemaksiatan
dan jangan pula berputus asa dari Rahmat Allah”.
Karya tulis ini kupersembahkan kepada Ayah dan Ibu tercinta beserta
keluarga dan kedua kakaku (Mba Tur dan Mas Pur)...
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 2 Manfaat Penelitian ... 2 TINJAUAN PUSTAKA Bahan Baku ... 3 Arang ... 6 Proses Pengarangan ... 7
Pembuatan Briket Arang ... 7
Kegunaan Arang dan Briket Arang ... 9
Kualitas Briket Arang ... 10
BAHAN DAN METODOLOGI Tempat dan Waktu Penelitian ... 13
Bahan dan Alat Penelitian ... 13
Metode Penelitian ... 13
Persiapan dan Pembuatan Contoh Uji ... 13
Pengeringan Bahan Baku ... 13
Persiapan Kiln Drum ... 14
Pengarangan ... 14
Pendinginan dan Penyortiran ... 15
Penggilingan dan Penyaringan ... 15
Persiapan Perekat ... 15
Pencampuran Perekat ... 16
Pencetakan dan Pengempaan ... 16
Pengeringan ... 17
Prosedur Pengujian ... 17
Kadar Air ... 17
Kadar Abu ... 17
Kadar Zat Menguap... 18
Kadar Karbon Terikat ... 18
Kerapatan ... 18
Keteguhan Tekan ... 18
Nilai Kalor ... 19
Aplikasi Contoh Uji ... 19
ix
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis dan Kimia ... 21
Kadar Air ... 22
Kadar Abu ... 25
Kadar Zat Menguap... 27
Kadar Karbon Terikat ... 29
Kerapatan ... 31
Keteguhan Tekan ... 33
Nilai Kalor ... 35
Aplikasi Contoh Uji ... 37
Analisis Usaha Briket Arang Skala Rumah Tangga ... 40
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 42
Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Komponen kimia pati ... 5 2. Sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, USA, dan Indonesia ... 11 3. Nilai kalor unit bahan bakar ... 12 4. Perbandingan penambahan tempurung kelapa dalam pembuatan
briket arang dari campuran serbuk gergaji kayu afrika dan kayu sengon ... 16 5. Sifat fisis dan kimia briket arang dari serbuk gergaji kayu sengon,
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Diagram skema kiln drum ... 14
2. Sketsa cetakan arang briket sistem manual ... 17
3. Grafik nilai kadar Air rata-rata pada berbagai perlakuan ... 23
4. Grafik kadar abu rata-rata pada berbagai perlakuan ... 26
5. Grafik kadar zat menguap rata-rata pada berbagai perlakuan ... 28
6. Grafik kadar karbon terikat rata-rata pada berbagai perlakuan ... 30
7. Grafik nilai kerapatan rata-rata pada berbagai perlakuan ... 31
8. Grafik nilai keteguhan tekan rata-rata pada berbagai perlakuan ... 33
9. Grafik nilai kalor rata-rata pada berbagai perlakuan ... 36
10. Grafik hubungan antara jumlah briket arang dan minyak tanah yang digunakan untuk sekali memasak... 38
11. Grafik hubungan antara waktu yang dibutuhkan untuk sekali memasak pada bahan bakar briket dan minyak tanah ... 39
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan kadar air beriket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan
penambahan tempurung kelapa ... 46 2. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan kadar abu
briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan
penambahan tempurung kelapa ... 48 3. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan kadar
zat menguap briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan
sengon dengan penambahan tempurung kelapa ... 50 4. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan kadar
karbon terikat briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan
sengon dengan penambahantempurung kelapa ... 52 5. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan kerapatan
briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan
penambahan tempurung kelapa ... 54 6. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan keteguhan
tekan briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan
sengon dengan penambahan tempurung kelapa ... 56 7. Data hasil pengujian, analisis keragaman dan uji Duncan nilai
kalor briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan
sengon dengan penambahan tempurung kelapa ... 58 8. Data hasil pengujian aplikasi briket yang digunakan untuk memasak
kebutuhan sehari-hari dalam kehidupan keluarga ... 60 9. Aliran proses pembuatan briket arang... 62
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pada awal perkembangannya, kayu dan berbagai produk turunannya seperti arang merupakan sumber bahan bakar yang paling banyak dipakai oleh masyarakat dari dulu sampai sekarang. Hal tersebut karena arang merupakan bahan yang mudah didapat dan sederhana dalam penggunaan dan pembuatannya. Namun seiring dengan berkembangnya teknologi dan pertumbuhan ekonomi, pemanfaatan kayu sebagai bahan bakar mulai menurun terutama di kota-kota besar. Sebagian besar penduduk di perkotaan menggunakan bahan bakar sehari-harinya berasal dari minyak dan gas bumi sebagai sumber energinya. Akan tetapi lain halnya dengan penduduk di pedesaan yang masih menggunakan kayu sebagai bahan bakar untuk memenuhi kebutuhan energinya. Bila ditinjau dari segi keberadaannya, kayu dan arang yang digunakan sebagai bahan bakar memiliki keunggulan yang sangat menonjol dibandingkan dengan bahan bakar minyak dan gas bumi. Kayu dan arang memiliki sifat keunggulan yaitu dapat diperbarui dalam waktu yang lebih cepat.
Pemanfatan kayu yang dilakukan secara terus menerus dengan tidak memperhatikan asas kelestarian akan menyebabkan menurunnya potensi kayu sehingga mengharuskan kita untuk mencari alternatif sumber bahan bakar. Salah satu sumber alternatif potensial yang diharapkan dapat mengurangi ketergantungan pada kayu utuh adalah dengan memanfaatkan limbah serbuk gergajian kayu dan limbah pertanian lainnya untuk dijadikan briket arang. Selanjutnya guna lebih meningkatkan kualitas briket arang maka serbuk gergaji kayu dicampur dengan bahan yang mampu meningkatkan kualitasnya. Bahan yang digunakan untuk campuran serbuk gergajian kayu adalah tempurung kelapa, karena selama ini tempurung kelapa sudah dikenal baik sebagai bahan bakar dalam bentuk tempurung sendiri, arang maupun dalam bentuk briket arang dan arang aktif.
1. Memanfaatkan limbah serbuk gergajian kayu sebagai bahan baku briket untuk subtitusi bahan bakar minyak
2. Meningkatkan kualitas briket arang dari campuran serbuk gergaji kayu afrika dan kayu sengon dengan mengetahui sifat fisik dan kimianya.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah diharapkan briket arang dapat dijadikan sebagai solusi untuk mengatasi krisis energi, terutama sebagai bahan subtitusi untuk minyak tanah. Penelitian ini juga dapat mendorong memanfaatkan sesuatu yang tidak bersifat ekonomis menjadi bersifat ekonomis.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Bahan Baku
1. Serbuk gergaji kayu
Serbuk gergaji kayu merupakan limbah dari industri pengolahan kayu untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan arang. Pemanfaatan serbuk gergaji kayu secara optimal sebagai bahan baku arang merupakan upaya strategis dalam peningkatan dan pengelolaan hasil hutan. Arang serbuk gergajian kayu selain dapat digunakan sebagai sumber energi (dibuat briket arang) juga dapat dimanfaatkan sebagai media pembangun kesuburan tanah dalam bentuk arang kompos, atau arang kandang (arang plus pupuk kandang). Selain itu serbuk gergajian kayu merupakan serbuk halus yang ukurannya relatif seragam. Sedangkan limbah sabetan dan potongan kayu mempunyai ukuran besar dan bervariasi. Limbah gergajian yang terdapat di industri penggergajian kecil biasanya berasal dari jenis kayu campuran dengan berat jenis yang beraneka ragam (Gusmaelina et al. 2003)
Limbah pengolahan kayu dapat berbentuk serbuk gergaji, kulit kayu, potongan kayu, serpihan, dan sabetan kayu. Menurut Mustofa (2001) komposisi limbah pengolahan kayu yang paling tersedia dalam industri pengolahan kayu adalah limbah sabetan sekitar 25,9% dari 50,8% limbah penggergajian kayu seluruhnya. Limbah serbuk gergaji kayu sekitar 10% dan potongan kayu sekitar 14,3%.
Menurut Hendra (1999) kayu yang terbaik untuk pembuatan arang adalah kayu yang mempunyai berat jenis sedang (0,6-0,7) dengan kadar air 15-30% dan diameter 10-20 cm. Kayu yang memiliki berat jenis tinggi akan memakan waktu yang relatif lama dalam proses pengarangan.
Tetapi menurut Nurhayati dan Hartoyo (1976) bahwa berat jenis berpengaruh terhadap rendemen, kadar karbon terikat dan kadar zat menguap. Terlihat secara nyata dalam hubungan yang linier, semakin tinggi berat jenis kayu maka semakin tinggi pula rendemen dan kadar karbon terikat. Sedangkan berat jenis tidak berpengaruh terhadap kadar air dan kadar abu terikat.
2. Tempurung kelapa
Menurut Suryani (1986) tanaman kelapa merupakan tanaman berkeping satu yang termasuk dalam famili palmae, sebagian besar tumbuh di daerah antara 100LU – 100LS pada ketinggian sampai 500 m dari permukaan laut, dengan kisaran suhu 240C dan sinar matahari yang banyak.
Kelapa merupakan tanaman yang dapat dimanfaatkan dari mulai batang, daun, serabut, bunga sampai dengan buah dan tempurungnya. Tempurung kelapa merupakan bagian yang melapisi buah kelapa. Tempurung kelapa memiliki komposisi kimia mirip dengan kayu, mengandung lignin, pentosa, dan selulosa. Tempurung kelapa dalam penggunaan biasanya digunakan sebagai bahan pokok pembuatan arang dan arang aktif, hal tersebut dikarenakan tempurung kelapa merupakan bahan yang dapat menghasilkan nilai kalor sekitar 6500 – 7600 kka/kg. Selain memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, tempurung kelapa juga cukup baik untuk bahan arang aktif. Dilihat dari segi penggunaannya, arang aktif banyak digunakan sebagai absorbsi cairan pada industri gula, industri minyak goreng, minuman ringan, dan alkohol. Dalam industri kimia digunakan untuk pembuatan aseton, metanol, fenol, dan cresol. Sedangkan pada industri karet, digunakan sebagai bahan koagulasi. Disamping itu dapat juga berfungsi melindungi sesuatu dari gas-gas beracun bahan organik, mendapatkan kembali pelarut yang mudah menguap, menghilangkan gas yang berbau pada pendingin ruangan Anonim (1982) dalam Joseph dan Kindangen (1993).
3. Perekat tapioka
Penambahan perekat dalam pembuatan briket arang dimaksudkan agar partikel arang saling berikatan dan tidak mudah hancur. Ditinjau dari jenis perekat yang digunakan, briket dapat dibagi menjadi:
1. Briket yang sedikit atau tidak mengeluarkan asap pada saat pembakaran. Jenis perekat ini tergolong kedalam perekat yang mengandung zat pati. 2. Briket yang banyak mengeluarkan asap pada saat pembakaran. Jenis perekat
ini tahan terhadap kelembaban tetapi selama pembakaran menghasilkan asap.
5
Perekat dari zat pati, dekstrin, dan tepung jagung cenderung sedikit atau tidak berasap. Sedangkan perekat dari bahan ter, pith, dan molase cenderung lebih banyak menghasilkan asap (Hartoyo & Roliadi 1978).
Perekat pati dalam bentuk cair sebagai perekat menghasilkan briket arang bernilai rendah dalam hal kerapatan, keteguhan tekan, kadar abu, dan kadar zat meguap. Tetapi akan lebih tinggi dalam hal kadar air, kadar karbon terikat, dan nilai kalornya apabila dibandingkan dengan briket arang yang mnggunakan molase (tetes tebu) akan menghasilkan briket yang sangat kuat dan baik mutu pembakarannya, akan tetapi berasap (Sudrajat 1983).
Tabel 1. Komposisi kimia pati
Komposisi Jumlah (%) Air 9-8 Proton 0,3-1,0 Lemak 0,1-0,4 Abu 0,1-0,8 Serat kasar 81-89
Sumber: Kirk dan Othmer (1967) dalam Suryani (1986)
Perekat kanji dibuat dari tepung tapioka ditambah dengan air. Perekat tapioka umum digunakan sebagai bahan perekat pada briket arang, karena banyak terdapat di pasaran dan harganya relatif murah. Pertimbangan lain bahwa perekat kanji dalam penggunaannya menimbulkan asap yang lebih sedikit dibandingkan bahan lain. Hasil penelitian menunjukan bahwa briket arang dengan tepung kanji sebagai bahan perekatnya akan sedikit menurunkan nilai kalornya bila dibandingkan dengan nilai kalor kayu dalam bentuk aslinya (Sudrajat & Soleh 1994).
Kelemahan perekat kanji atau tapioka mempunyai sifat tidak tahan terhadap kelembaban. Hal ini disebabkan tapioka mempunyai sifat dapat menyerap air dari udara (Goutara & Wijaya 1975, diacu dalam Suryani 1986). Kadar perekat dalam briket tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket arang yang sering menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5%.
Arang
Arang adalah hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon yang berbentuk padat dan berpori. Sebagian besar porinya masih tertutup oleh hidrogen, ter, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari abu, air, nitrogen, dan sulfur. Proses pembuatan arang sangat menentukan kualitas arang yang dihasilkan (Sudrajat & Soleh 1994).
Briket arang serbuk gergaji dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif pengganti minyak tanah dan kayu bakar yang harganya semakin naik, sehingga dapat menghemat pengeluaran biaya bulanan. Penggunaan briket arang serbuk gergaji dapat menekan penggunaan kayu bakar, sehingga dapat mencegah kerusakan hutan secara fisik serta dapat mengurangi pelepasan CO2 ke atmosfir.
Pada tahun 2000 kebutuhan kayu bakar dunia mencapai 1,70 x 109 m3, seandainya briket arang serbuk gergaji kayu digunakan sebagai pengganti kayu bakar, maka sekitar 6,07 x 109 m3 ton penambahan CO2/ tahun ke atmosfir dapat dicegah
Moreira et al.(1997) dalam Gusmailina et al. (2003).
Proses Pengarangan
Menurut Djatmiko et al. (1985) secara garis besar proses karbonisasi kayu dibagi dalam 4 tahap yaitu:
a. Pada permulaan panas (1000C-1200C), air dalam kayu menguap. Kemudian dilanjutkan dengan penguraian selulosa sampai suhu 2600C. Destilat yang terjadi sebagian besar mengandung asam-asam dan sedikit methanol. Asam cuka dan asam-asam lainnya terutama dihasilkan pada suhu 2000C-2600C.
b. Pada suhu 2600C-3100C sebagian selulosa terurai intensif. Pada tingkat ini banyak dihasilkan cairan piroglinat, gas, serta sedikit ter yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengawet. Cairan piroglinat berwarna kecoklatan dan mengandung persenyawaan organik yang mempunyai titik didih rendah seperti cuka, methanol, dan ter larut. Gas kayu yang dihasilkan terdiri dari CO2 dan CO yang berjumlah
7
c. Pada suhu 3100C-5000C lignin terurai dan dihasilkan lebih banyak ter, sedangkan cairan piroglinat dan gas menurun. Ter tersebut sebagian besar berasal dari pemurnian lignin. Dengan meningkatkan suhu dan lamanya waktu, maka gas CO2 semakin berkurang sedangkan gas CO,
CH4 danH2 semakin bertambah.
d. Pada suhu 5000C-10000C diperoleh gas kayu yang tidak dapat diembunkan terutama terdiri dari gas hidrogen. Tahap ini merupakan proses pemurnian arang.
Pembuatan Briket Arang
Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan briket arang umumnya kayu yang berukuran kecil yang diperoleh dari limbah penggergajian atau dari limbah pertanian. Berbeda dengan pembuatan arang yang memerlukan kayu dengan diameter sedikitnya 5 cm, briket arang dapat dibuat dari kayu atau limbah pertanian (bahan-bahan yang mengandung lignoselulosa) dari berbagai bentuk dan ukuran arang yaitu pembuatan serbuk arang, pencampuran serbuk arang dengan perekat, pengempaan,dan pengeringan (Hartoyo 1983).
1. Pembuatan Serbuk Arang
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 20-40 mesh. Pencampuran serbuk arang yang lebih halus dari 40 mesh dapat dilakukan asal proporsinya tidak lebih dari 30 persen volume. Perbedaan serbuk arang berpengaruh terhadap keteguhan tekan dan kerapatan briket arang. Dalam hal penggunaan ukuran serbuk arang diperoleh kecenderungan bahwa makin tinggi ukuran serbuk makin tinggi pula kerapatan dan keteguhan tekan briket arang (Nurhayati 1983)
Pencampuran serbuk arang dengan perekat mempunyai tujuan untuk memberikan lapisan tipis dari perekat pada permukaan partikel arang. Tahapan ini merupakan tahapan penting untuk menentukan mutu briket yang dihasilkan. Campuran yang dibuat tergantung pada ukuran serbuk arang, macam perekat, jumlah perekat, dan tekanan pengempaan yang dilakukan (Karch & Boutette 1983, diacu dalam Suryani 1986).
Ada beberapa bahan yang dapat digunakan sebagai perekat yaitu pati, “Clay”, molase, resin tumbuhan, pupuk hewan, dan ter. Perekat yang digunakan sebaiknya yang mempunyai bau yang baik bila dibakar, kemampuan merekat yang baik, harganya murah, dan mudah didapat (Karch & Boutette 1983, diacu dalam Suryani 1986).
Menurut Hartoyo dan Roliadi (1978) ditinjau dari macam perekat yang digunakan maka produk yang dihasilkan dapat dibedakan antara briket arang yang tidak berasap atau kurang berasap dan yang berasap. Pemakaian ter, pitch, dan molase sebagai bahan perekat menghasilkan briket yang tinggi kekuatannya, tetapi memberikan banyak asap jika dibakar. Bahan perekat pati , dekstrin dan tepung beras akan menghasilkan briket arang yang tidak berasap dan tahan lama, tetapi nilai kalornya tidak setinggi nilai arang kayu.
3. Pengempaan
Menurut Suryani (1986) pengempaan dalam pembuatan briket dapat dilakukan dengan alat pengepres type compression atau extrussion. Tekanan yang diberikan untuk pembentukan briket arang dibedakan menjadi dua cara yaitu melampau batas elastisitas bahan baku sehingga struktur sel akan runtuh dan belum melampau batas elastisitas bahan baku.
Menurut Pari et al. (1990) pada umumnya, semakin tinggi tekanan yang diberikan akan memberikan kecenderungan menghasilkan briket arang dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi pula.
4. Pengeringan
Menurut Suryani (1986) briket yang dihasilkan setelah pengempaan masih mengandung air yang cukup tinggi (sekitar 50%) oleh karena itu perlu dilakukan pengeringan yang dapat dilakukan dengan berbagai macam alat pengeringan seperti Kiln, oven, atau dengan penjemuran secara alami (sinar matahari). Suhu
9
pengeringan yang umum dilakukan adalah sebesar 600C selama 24 jam dengan menggunakan oven. Tujuan dari pengeringan adalah agar mendapatkan arang yang kering dengan kadar air yang dapat disesuaikan dengan briket yang berlaku.
Kegunaan Arang dan Briket Arang
Arang merupakan salah satu komoditi ekspor non migas yang cukup potensial bagi beberapa daerah di Indonesia. Dalam kehidupan sehari-hari arang banyak dipergunakan sebagai bahan bakar baik dalam keperluan rumah tangga dan sektor industri.
Kayu atau limbah pertanian sebagai bahan bakar kurang menguntungkan dilihat dari nilai pembakarannya, karena mempunyai kadar air yang tinggi, kotor, berasap, kurang efisien, dan tidak praktis. Oleh karena itu masyarakat perkotaan dan industri enggan untuk mempergunakan. Agar praktis sebagai bahan bakar, kayu atau limbah pertanian diubah dalam bentuk arang dan briket arang.
Sampai saat ini arang masih digunakan sebagai bahan bakar dan bahan reduktor pada pengolahan biji logam dan tanur. Berdasarkan kegunaannya arang dikelompokan menjadi:
1. Keperluan rumah tangga dan bahan bakar khusus
Dalam hal ini arang banyak digunakan dalam pengawetan daging, ikan dan tembakau. Selain itu juga digunakan dalam peleburan timah, timbal, “inceneration” dan binatu.
2.Keperluan metalurgi
Digunakan dalam industri alumunium, pelat baja, “case hardening”, coblat, tembaga, nikel, serbuk besi, baja, campuran logam khusus, foundry mold dan pertambangan.
3. Keperluan industri pertanian
Digunakan dalam industri arang aktif, karbon monoksida, elektroda, gelas, campuran resin, obat-obatan, makanan ternak, karet serbuk hitam, karbon disulfida, katalisator, pupuk, perekat, magnesium, plastik, dan lain lain (Suryani 1986).
Menurut Gusmailina et al. (2003) manfaat arang dibidang pertanian dan peternakan meliputi:
1. Untuk pertanian
a. Dapat memperbaiki kondisi tanah (struktur, tekstur pH tanah), sehingga memacu pertumbuhan akar tanaman;
b. Mampu meningkatkan perkembangan mikroorganisme tanah (arang sebagai rumah mikroba);
c. Dapat meningkatkan kemampuan tanah menahan air atau menjaga kelembaban tanah;
d. Menyerap residu pestisida serta kelebihan pupuk di dalam tanah; e. Mampu meningkatkan rasa buah dan produksi.
2. Untuk peternakan
a. Bahan pembuat silase;
b. Membantu proses penguraian serta membantu pencernaan ternak;
c. Mengurangi dan menghilangkan bau kotoran ternak (dapat dipakai sebagai alat lapisan tempat pembuangan kotoran ternak unggas);
d. Mencegah diare;
e. Meningkatkan produksi dan kualitas daging dan telur.
Arang dapat dibedakan dalam tiga jenis yaitu arang hitam yang dibuat pada suhu karbonisasi 400oC-7000C, arang putih pada suhu karbonisasi diatas 7000C dan serbuk arang. Arang hitam digunakan dalam pengolahan bijih besi, silikon, titanium, magnesium, karbon aktif, serbuk hitam, dan karbon disulfida. Arang putih digunakan dalam pembuatan karbon bisulfida, natrium sulfida dan natrium cyanida. Serbuk arang digunakan dalam pembuatan briket, karbon aktif dan bahan bakar (Djatmiko et al. 1985).
Kualitas Briket Arang
Kualitas briket arang pada umumnya ditentukan berdasarkan sifat fisik dan kimianya antara lain ditentukan oleh kadar air, kadar abu, kadar zat menguap, kadar karbon terikat, kerapatan, keteguhan, tekan, dan niali kalor. Sedangkan standar kualitas secara baku untuk briket arang Indonesia mengacu pada Standar
11
Nasional Indonesia (SNI) dan juga mengacu pada sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, dan USA seperti pada Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, USA, dan Indonesia Sifat arang briket Jepang Inggris Amerika SNI Kadar air
(moisture content) % 6-8 3,6 6,2 8
Kadar zat menguap
(volatile matter content) % 15-30 16,4 19-28 15
Kadar abu (ash content) % 3-6 5,9 8,3 8
Kadar karbon terikat
(fixed carbon content) % 60-80 75,3 60 77
Kerapatan (density) g/cm3 1,0-1,2 0,46 1 -
Keteguhan tekan g/cm2 60-65 12,7 62 -
Nilai kalor
(caloriffc value) cal/g 6000-7000 7289 6230 5000 Sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994
Wardi (1969) dalam Djatmiko et al. (1976) menyatakan bahwa arang yang bermutu baik harus mempunyai persyaratan sebagai berikut:
1. Warna hitam dengan nyala kebiruan
2. Mengkilat pada pecahannya
3. Bersih tidak berdebu, kalau dipegang tidak memberi noda hitam
4. Mengeluarkan sedikit asap dan tidak berbau
5. Menyala terus tanpa dikipas dan tidak memercikan bara api
6. Abu sisa pembakaran sekecil mungkin
7. Tidak terlalu cepat terbakar
8. Berdenting seperti logam
9. Menghasilkan kalor panas tinggi dan konstan
Selain persyaratan kualitas mutu arang, kualitas briket arang juga memiliki persyaratan kualitas yang tidak jauh berbeda dengan dengan persyaratan arang.
Menurut Millstein dan Morkved (1960) dalam Suryani (1986) bahwa briket arang yang baik mempunyai persyaratan sebagai berikut:
1. Bersih, tidak berdebu dan berbau
2. Mempunyai kekerasan yang merata
3. Kadar abu serendah mungkin
4. Nilai kalor sepadan dengan bahan bakar lain
5. Menyala dengan baik dan memberikan panas secara merata
6. Harganya dapat bersaing dengan bahan bakar lain.
Briket arang yang bersih dan memiliki kadar abu yang rendah tentunya dapat mempengaruhi kebersihan lingkungan sekitarnya pada saat briket tersebut digunakan. Briket arang juga harus mempunyai kekerasan yang merata sehingga disamping untuk memudahkan pada saat briket arang akan dibakar, juga dapat memberikan nyala api yang baik.
Briket arang ditinjau dari nilai kalornya (6000-8000 kal/kg) mempunyai nilai kalor yang cukup baik dibandingkan dengan bahan bakar lainnya. Nilai kalor unit dari berbagai jenis bahan bakar dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai kalor unit bahan bakar
Sumber Energi Unit (a) Nilai Kalor (MJ/a) Nilai Kalor (kkal/a) Kayu LPG Batubara keras Batubara lunak Gasolin Diesel Minyak bumi Gas alam kg m3 kg kg liter liter liter kg 20,70 32,26 32,59 32,76 40,32 47,78 47,78 49,42 4.945,23 7.706,91 7.785,75 7.826,36 9.632,45 11.414,64 11.414,64 11.806,44
BAHAN DAN METODOLOGI
Tempat dan Waktu Penelitian
Proses pembuatan dan pengujian contoh uji dilakukan di Laboratorium Kimia Hasil Hutan, Laboratorium Kayu Solid, dan Laboratorium Keteknikan Kayu Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanann, Institut Pertananian Bogor. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan Mei 2006 sampai bulan Agustus 2006.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari dua jenis serbuk kayu yaitu serbuk gergajian kayu sengon dan serbuk gergajian kayu afrika, serta tempurung kelapa. Serbuk gergajian kayu yang menjadi bahan penelitian diperoleh dari limbah pada unit penggergajian kayu di daerah Jasinga, sedangkan tempurung kelapa diperoleh dari pasar tradisional di Bogor. Bahan perekat yang digunakan adalah tapioka (pati).
Alat yang digunakan dalam pembuatan briket antara lain drum pengarangan, cerobong pengarangan, mesin penggiling, saringan dengan ukuran lolos 20-40 mesh untuk arang dan serbuk gergajian kayu dan ukuran 70 mesh untuk arang tempurung kelapa, oven, wadah plastik, cetakan pembuat briket, kempa hidrolis manual, timbangan, tanur, cawan porselin, desikator, instron, dan calorimeter combustion bomb. Untuk alat tanur dilakukan di Laboratorium Kayu Solid dan alat Instron dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu. Sedangkan alat Calorimeter combustion bomb dilakukan di Laboratorium Kimia dan Energi Hasil Hutan Litbang.
Metode Penelitian
Persiapan dan Pembuatan Contoh Uji 1.Pengeringan bahan baku
Bahan baku serbuk gergajian kayu dan tempurung kelapa terlebih dahulu dikeringkan secara alami dibawah sinar matahari sampai kering udara sehingga mencapai kadar air sekitar 15%-20% dengan tujuan agar bahan baku yang digunakan mudah terbakar dan sedikit mengandung asap. Sedangkan khusus untuk tempurung kelapa terlebih dahulu dibersihkan dari serabut-serabut,
pengarangan mudah ditata dan menghasilkan volume pengarangan yang lebih banyak.
2. Persiapan kiln drum
Klin drum merupakan salah satu alat yang digunakan pada proses pengarangan. Kiln drum terdiri dari 4 bagian, yaitu badan drum yang salah satu ujungnya dibuka, penutup, cerobong, dan lubang udara pada badan drum atau dibagian bawah drum. Bagian tengah penutup dilubangi sebagai tempat meletaknya cerobong asap yang berdiameter 10 cm dan tinggi 30 cm. Pada bagian badan drum dibuat lubang udara sebanyak tiga baris yang dibuat melingkar pada bagian badan drum.
Sumber: Hartoyo dan Nurmala Hudaya (1990)
Gambar 1. Diagram skema kiln drum
3. Pengarangan
Proses pengarang dilakukan secara terpisah pada masing-masing bahan baku dengan menggunakan kiln drum. Pada saat pengisian bahan baku pada kiln drum dimasukan balok kayu atau bambu pada bagian tengah-tengahnya yang bertujuan sebagai lubang udara pada waktu karbonisasi. Selanjutnya bahan baku
Pegangan Lubang Udara 13 mm 30 c m 30 c m 30 cm 90 cm 30 c m
diatur sehingga memenuhi drum. Setelah drum penuh dengan bahan baku, balok kayu atau bambu yang ada pada bagian tengah dicabut secara perlahan-lahan sehingga bekas cabutan tersebut membentuk lubang. Lubang tersebut nantinya akan digunakan sebagai tempat untuk membakar bahan baku.
Sebelum dilakukan pembakaran lubang drum pada bagian dua dan tiga ditutup terlebih dahulu dengan asbes atau tanah liat, sehingga yang tetap terbuka adalah empat lubang pada baris bagian bawah. Untuk memudahkan pada proses pembakaran digunakan bahan-bahan yang mudah terbakar sebagai umpan bakar seperti: kertas, daun kering, ranting kayu, atau percikan minyak tanah. Pada saat api telah nyala dengan baik maka kiln drum ditutup dan diberi cerobong asap pada bagian atasnya. Penutup pada bagian atas kiln drum ini bisa dibuka untuk menambahkan bahan baku pada proses pengarangan.
Bahan baku akan terbakar mulai dari bawah dan menjalar kebagian atas. Pada saat pembakaran melewati barisan lubang pertama yang ditandai dengan bara merah yang nampak dari lubang, maka lubang pada baris pertama ditutup sedangkan lubang pada bagian atasnya dibuka, demikian selanjutnya sampai pada lubang yang terakhir. Proses ini dianggap telah selesai apabila asap yang keluar dari cerobong telah sedikit. Pada saat itu semua lubang yang ada pada kiln drum ditutup, hal ini untuk menghindari terjadinya pembakaran secara berlanjutan sehingga arang yang sudah terbentuk tidak terus terbakar menjadi abu.
4.Pendinginan dan penyortiran.
Setelah semua tahap pengarangan telah selesai, kiln drum dibiarkan menjadi dingin. Pendinginan dilakukan selama kurang lebih 6-7 jam. Setelah kiln drum dingin maka tutup bisa dibuka dan arang bisa dikeluarkan untuk dipisahkan dari abu. Arang yang sudah dingin selanjutnya dikemas dalam plastik.
5. Penggilingan dan penyaringan
Arang serbuk gergajian yang sudah jadi kemudian digiling dan disaring pada ukuran lolos 20-50 mesh, sedangkan arang tempurung kelapa digiling dan disaring pada ukuran lolos 70 mesh.
6. Persiapan perekat
Perekat tapioka ditimbang sebanyak 25 gram, lalu dicampur dengan air dengan perbandingan konsentrasi perekat dan air adalah 1 : 10. air yang
7. Pencampuran perekat
Serbuk kayu sengon, kayu afrika, dan arang yang telah disaring kemudian dibuat briket pada beberapa komposisi bahan baku setelah terlebih dahulu dicampur dengan perekat kanji dengan konsentrasi sebanyak 2,5% atau 5% dari berat serbuk arang (Hendra dan Darmawan, 2000). Proses pembuatan briket serbuk kayu gergajian dan briket arang yang dilakukan dalam penelitian ini terdiri dari 9 perlakuan. Perlakuan tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Perbandingan Penambahan Tempurung Kelapa Dalam Pembuatan Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergaji Kayu Afrika dan Kayu Sengon
Jenis bahan Serbuk gergajian kayu sengon Serbuk gergajian kayu afrika Serbuk campuran A 100% 100% 50%+50% B 100% 100% 50%+50% C 85% + 15% 85% + 15% 85% + 15% Keterangan:
A : Briket serbuk gergajian kayu B : Briket arang serbuk gergajian kayu
C : 85% arang serbuk kayu sengon, afrika, dan campuran arang serbuk kayu sengon, kayu afrika yang masing-masing ditambah dengan15% arang tempurung kelapa.
Komposisi 85% campuran arang serbuk gergajian kayu sengon dan kayu afrika ditambah dengan 15% arang tempurung kelapa, diambil dari penelitian Rustini tahun 2004 yang menyatakan bahwa dengan kompoisi tersebut memberikan hasil yang terbaik untuk kadar zat menguap, kadar karbon terikat,kerapatan, dan nilai kalor.
8. Pencetakan dan pengempaan
Hasil dari pencampuran tersebut selanjutnya disiapkan dalam cetakan dan dilakukan pengempaan sistem hidrolik dengan besar tekanan 3,125 ton. Sedangkan tekanan yang diberikan kebriketnya sebesar 41,47 kg/cm2 untuk semua luas bidang kempa (Hendra dan Darmawan, 2000).
30
40
72
40
Gambar 2. Sketsa Cetakan Arang Briket Sistem Manual
9. Pengeringan
Briket yang dihasilkan kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 600C selama 24 jam. Setelah itu dilakukan pengemasan dalam kantong plastik dan ditutup rapat-rapat untuk menjaga agar briket tetap dalam keadaan kering. Briket diuji sifat fisik dan kimianya. Sifat fisis yang diuji meliputi kerapatan dan kekuatan tekan. Sedangkan uji sifat kimia terdiri dari kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon terikat dan nilai kalor.
Prosedur Pengujian 1. Pengujian Kadar Air
Satu gram contoh uji ditimbang dalam porselin yang telah diketahui berat tetapnya. Dikeringkan dalam oven pada suhu (103± 2)0C selama 24 jam sampai beratnya konstan. Kemudian dimasukan ke dalam desikator selama 1 jam dan timbang. Kadar air briket dihitung dengan menggunakan persamaan:
Kadar Air = ( ) 100% 1 2 1 x X X X −
Keterangan: X1 = Berat contoh sebelum dikeringkan (gram) X2 = Berat contoh setelah dikeringkan (gram)
2. Pengujian Kadar Abu
Cawan yang berisi contoh uji yang sudah ditetapkan kadar airnya, digunakan untuk menetapkan kadar abu. Caranya cawan tersebut diletakan dalam tanur, perlahan-lahan dipanaskan mulai dari suhu kamar sampai suhu 7500C selama 6 jam. Selanjutnya didinginkan dalam desikator sampai beratnya konstan.
Kadar Abu = x100% Yc Ya
Keterangan: Kb = Kadar abu (%) Ya = Bobot abu (gram) Yc = Bobot contoh (gram)
3. Pengujian Kadar Zat Menguap
Cawan porselin yang berisi contoh uji yang sudah diketahui kadar airnya, dimasukan kedalam tanur listrik pada suhu 9500C selama 6 menit. Setelah penguapan selesai, cawan didinginkan di dalam desikator selama satu jam dan selanjutnya ditimbang. Kadar zat mudah menguap dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Kadar Zat Mudah Menguap= 100% 1 2 1 x Z Z Z − Keterangan: Z1 = Bobot awal (gram)
Z2 = Bobot akhir (gram)
4. Pengujian Kadar Karbon Terikat
Pada dasarnya prinsip penentuan kadar karbon terikat adalah dengan menghitung fraksi karbon dalam briket arang, tidak termasuk zat menguap dan abu. Kadar karbon terikat briket dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Kadar karbon Terikat = 100 – (Kadar abu + Kadar zat menguap)%
5. Pengujian Kerapatan
Kerapatan dinyatakan dalam perbandingan berat dan volume, yaitu dengan cara menimbang briket dan mengukur volumenya dalam keadaan kering udara. Kerapatan briket dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
K =
V G
Keterangan: K = Kerapatan (g/cm3) G = Bobot briket (gram) V = Volume (cm3)
6. Pengujian Keteguhan Tekan
Prinsip pengujian keteguhan tekan adalah mengukur kekuatan tekan briket dengan memberikan penekanan sampai briket pecah. Pengujian keteguhan tekan
dilakukan dengan menggunkan alat Instron dimana beban yang diberikan maksimum adalah 10 ton. Penekanan yang diberikan secara perlahan-lahan sampai briket tersebut pecah.. Penentuan keteguhan tekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Kt =
L P
Keterangan: Kt = Beban keteguhan tekan (kg/cm2) P = Beban penekanan (kg)
L = Luas permukaan (cm2)
7. Nilai Kalor
Prinsip penentuan nilai kalor adalah dengan mengukur energi yang ditimbulkan pada pembakaran satu gram contoh uji. Ditimbang satu gram contoh uji, lalu ditempatkan pada cawan silika, kemudian dimasukan ke dalam Calorimeter combustion bomb. Pembakaran dimulai pada saat suhu air sudah tetap. Pengukuran dilakukan sampai suhu mencapai maksimum. Pengukuran nilai kalor bakar dihitung berdasarkan banyaknya kalor yang dilepaskan sama banyaknya dengan kalor yang diserap. Penentuan nilai kalor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Nk = B A t t Wx − − ) (2 1
Keterangan: Nk = Nilai kalor (kal/gram)
W = Nilai kalor dari alat kalori meter (kal)
1
t = Suhu mula-mula (0C)
2
t = Suhu setelah pembakaran (0C) A = Berat contoh yang terbakar
B = Koreksi panas pada kawat besi (kal/gram)
8. Aplikasi Contoh Uji
Dalam perlakuan ini briket arang sebagai contoh uji digunakan dalam pengujian untuk memasak kebutuhan rumah tangga seperti memasak nasi, air, sayur dan lain-lain yang selanjutnya dibandingkan dengan bahan bakar minyak tanah.. Perubahan-perubahan yang diamati dalam perlakuan ini adalah jumlah bahan bakar, dan waktu atau lama penggunaan bahan bakar.
briket serbuk gergaji kayu, briket arang serbuk gergaji kayu, dan persentase arang serbuk gergaji kayu campuran dengan penambahan arang tempurung kelapa. Dalam pengujian ini dilakukan sembilan perlakuan, yaitu:
1. 100% serbuk gergajian kayu afrika 2. 100% serbuk gergajian kayu sengon
3. Campuran serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan kompososi masing-masing 50%
4. 100% arang serbuk gergajian kayu afrika 5. 100% arang serbuk gergajian kayu sengon
6. Campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan kompososi masing-masing 50%
7. 85% arang serbuk gergajian kayu afrika + 15% arang tempurung kelapa
8. 85% arang serbuk gergajian kayu sengon + 15% arang tempurung kelapa
9. 85% campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dan sengon + 15% arang tempurung kelapa.
Model rancangan percobaan yang akan digunakan adalah rancangan acak lengkap dengan tiga kali ulangan. Model matematikanya adalah sebagai berikut:
Yij
=
μ+αi+∈iji = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
j = banyaknya ulangan (1, 2,3) Keterangan:
Yij = Angka pengamatan percobaan μ = Rata-rata pengamatan
αi = Efek perlakuan ke-i
∈ij = Efek kesalahan percobaan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j (1, 2,3)
Data diolah dengan sidik ragam yang bertujuan untuk melihat pengaruh perlakuan yang diberikan. Pengaruh yang menunjukan berbeda nyata dilanjutkan dengan uji Duncan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Fisis dan Kimia
Hasil pengujian terhadap sifat fisis dan kimia briket arang dari serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan penambahan arang tempurung kelapa disajikan pada Tabel 5.
Data hasil penelitian selanjutnya dibandingkan dengan kualitas briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika, dan Indonesia. Selain itu data hasil penelitian juga dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya yaitu hasil penelitian Rustini (2004) yang berjudul pembuatan briket arang dari serbuk gergajian kayu pinus dengan penambahan arang tempurung kelapa dan penelitian Hendra dan Darmawan (2000) yang berjudul pembuatan briket arang dari serbuk gergajian kayu dengan penambahan tempurung kelapa.
Tabel 5. Sifat fisis dan kimia briket arang dari serbuk gergaji kayu sengon, afrika dengan penambahan tempurung kelapa.
No Sifat fisis
dan kimia Perlakuan
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 1 Kadar air (%) 16,777 14,680 15,518 3,378 2,670 2,424 3,663 4,422 2,111 2 Kadar abu (%) 1,783 3,968 3,384 4,364 3,282 6,093 5,955 5,297 7,.908 3 Kadar zat menguap (%) 75,982 73,853 79,584 23,431 13,889 23,830 24,542 14,692 25,527 4 Kadar karbon terikat (%) 22,235 22,179 19,413 72,204 82,828 70,077 69,837 80,011 66,565 5 Kerapatan (g/cm3 ) 0,249 0,261 0,275 0,354 0,332 0,368 0,453 0,401 0,420 6 Keteguhan tekan (kg/cm2 ) 3,933 2,934 4,139 15,844 16,040 14,851 19,097 23,673 27,315 7 Nilai kalor (kal/g) 4370 4674 4416 5557 5738 5714 5869 6011 5832 Keterangan:
P1. 100% serbuk gergajian kayu afrika P2. 100% serbuk gergajian kayu sengon
P3. Campuran serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan kompososi masing-masing 50%
P4. 100% arang serbuk gergajian kayu afrika P5. 100% arang serbuk gergajian kayu sengon
P7. 85% arang serbuk gergajian kayu afrika + 15% arang tempurung kelapa
P8. 85% arang serbuk gergajian kayu sengon + 15% arang tempurung kelapa
P9. 85% campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dan sengon + 15% arang tempurung kelapa.
Kadar Air
Kadar air dalam pembuatan briket arang sangat berpengaruh terhadap kualitas briket arang. Semakin tinggi kadar air akan menyebebkan kualitas briket arang menurun, terutama akan berpengaruh terhadap nilai kalor briket arang dan briket arang akan lebih sulit untuk dinyalakan. Arang sangat mudah untuk menyerap air atau arang mempunyai sifat higroskopis yang tinggi, oleh karena itu penentuan mengenai kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis briket arang dari arang serbuk gergajian kayu afrika, arang serbuk gergajian kayu sengon dan campuran arang serbuk gergajian kayu dengan penambahan arang tempurung kelapa.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap kadar air (Lampiran 1b), diketahui bahwa pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada komposisi masing-masing 50% (P6) serta penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8) dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kadar air briket arang. Hal ini terlihat pada nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel pada taraf 1%. Nilai kadar air briket yang dihasilkan berfariasi dari 1,937% sampai 17,096% (Lampiran 1a).
16.777 14.680 15.518 3.3782.670 2.4243.6634.422 2.111 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Ka d a r Ai r (% ) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 3. Grafik nilai kadar air rata-rata pada berbagai perlakuan
Pada Gambar 3 terlihat bahwa kadar air rata-rata terendah untuk briket arang sebesar 2,111% diperoleh pada campuran arang dengan komposisi 85% arang serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan penambahan 15% arang tempurung kelapa (P9), sedangkan kadar air rata-rata tertingginya sebesar 4,422% dihasilkan pada komposisi 85% arang serbuk gergajian kayu sengon dengan penambahan 15% arang tempurung kelapa (P8). Penambahan tempurung kelapa dengan komposisi 15% berhasil menurunkan kadar air rata-rata dari 2,424% menjadi 2,111% atau sebesar 12,913%.
Tingginya kadar air pada serbuk gergajian kayu disebabkan karena pada serbuk gergajian kayu memiliki ukuran partikel yang lebih besar dan jumlah pori-pori yang lebih banyak, selain itu serbuk gergajian kayu masih mengandung komponen-komponen kimia seperti selulosa, lignin dan hemiselulosa. Sedangkan untuk arang serbuk gergajian kayu memiliki kadar air jauh lebih rendah dibandingkan dengan serbuk kayunya, hal tersebut diduga karena ukuran partikel pada serbuk arang lebih halus dan seragam sehingga ruang-ruang kosong atau pori-pori yang dimiliki oleh arang lebih sedikit. Pada serbuk arang komponen-komponen kimia seperti lignin, selulosa dan hemiselulosa diduga sudah hilang dan yang tersisa dalam arang tinggal kandungan karbon yang berbentuk padat dan berpori. Menurut Sudrajat dan Sholeh (1994) dalam Gusmailina et al. (2003)
Keterangan:
P1 = 100% Serbuk Afrika (Af) P2 = 100% Serbuk Sengon (Sn) P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
Penurunan kadar air dari 2,424% menjadi 2,111% diduga terjadi karena pencampuran antara arang serbuk gergajian kayu afrika dengan arang serbuk gergajian kayu sengon yang ditambahkan arang tempurung kelapa menyebabkan ukuran partikelnya lebih halus dan seragam. Hal ini disebabkan karena pencampuran akan saling mengisi pori-pori sehingga air yang terikat didalam pori-pori arang lebih sedikit. Tetapi penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika dan arang serbuk gergajian kayu sengon justru meningkatkan kadar air. Peristiwa ini diduga karena arang tempurung kelapa mampu menyimpan air lebih banyak, hal ini karena ukuran partikel yang lebih besar dan jumlah pori-pori yang lebih banyak. Selain dipengaruhi oleh ukuran partikel dan jumlah pori-pori, tinggi rendahnya kadar air diduga juga dipengaruhi oleh kadar abu yang mana semakin tinggi kadar abu arang maka semakin rendah kadar air. Abu disusun oleh silika yang kemampuan menyerap airnya kecil. Menurut Earl (1974) dalam Saktiawan (2000) menyatakan bahwa arang memiliki kemampuan menyerap air yang besar yang dipengaruhi oleh luas permukaan dan pori-pori arang. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan (1994) bahwa briket arang dengan ukuran serbuk yang lolos 20 mesh memiliki kadar air paling tinggi dibandingkan dengan arang serbuk yang lolos saringan 40 mesh dan 80 mesh.
Berdasarkan hasil uji lanjutan kadar air (Lampiran 1c) diketahui bahwa perlakuan pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3) menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan pada pencampuran arang serbuk afrika dengan sengon (P6) dan penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk afrika (P7) tidak memperlihatkan perbedaan yang nyata. Besarnya perubahan kadar air dapat dianggap sama. Akan tetapi penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu sengon (P8) dan campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon (P9) memperlihatkan perbedaan yang nyata.
Kadar air briket arang pada penelitian ini berkisar antara 2,111%-4,422%. Apa bila dibandingkan dengan kadar air buatan Jepang (6-8%) Amerika (6,2%), Inggris (3,6%), dan Indonesia (8%) maka kadar air briket arang hasil penelitian
ini memiliki nilai lebih baik. Kadar air pada penelitian ini jika dibandingkan dengan hasil penelitian Rustini (2,132%-2,699%) memiliki nilai kadar air yang lebih tinggi akan tetapi jika dibandingkan dengan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (3,51%-4,75%) memiliki nilai yang lebih rendah. Kadar air dalam pembuatan arang diharapkan serendah mungkin agar tidak menurunkan nilai kalor, tidak sulit dalam penyalaan, dan briket tidak banyak mengeluarkan asap pada saat penyalaan.
Kadar Abu
Kadar abu merupakan bahan sisa dari pembakaran yang sudah tidak memiliki nilai kalor atau tidak memiliki unsur karbon lagi. Salah satu unsur penyusun abu adalah silika. Pengaruh kadar abu terhadap kualitas briket arang kurang baik, terutama terhadap nilai kalor yang dihasilkan. Kandungan kadar abu yang tinggi dapat menurunkan nilai kalor briket arang, sehingga akan menurunkan kualitas briket arang.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam pada kadar abu (Lampiran 2b) bahwa pencampuran arang serbuk gergaji kayu afrika dengan sengon (P6) dan penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran arang serbuk diantara keduanya (P9) menunjukan pengaruh yang sangat nyata dimana nilai F hitung lebih besar dari F tabel pada taraf 1%. Nilai kadar abu briket yang dihasilkan berfariasi dari 1,456% sampai 8,005% (Lampiran 2a).
Hasil kadar abu rata-rata pada penelitian ini ditampilkan seperti pada Gambar 4 di bawah ini.
1.783 3.968 3.384 4.364 3.282 6.093 5.955 5.297 0 1 2 3 4 5 6 7 K ad a r A bu (% ) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 4. Grafik kadar abu rata-rata pada berbagai perlakuan
Kadar abu rata-rata terendah untuk briket arang sebesar 3,282% dihasilkan pada arang serbuk gergaji kayu sengon dengan komposisi 100% (P5) dan kadar abu tertinggi sebesar 7,908% dihasilkan pada campuran arang dengan komposisi 85% arang serbuk gergajian kayu afrika dan sengon dengan penambahan 15% arang tempurung kelapa (P9). Penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) ternyata cenderung meningkatkan kadar abu. Kenaikan kadar abu pada masing-masing perlakuan arang serbuk gergajian kayu dengan penambahan arang tempurung kelapa disebabkan karena kandungan silika tempurung kelapa lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan silika serbuk gergajian kayu. Hal ini sama dengan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (2000) yang menyatakan bahwa penambahan persentase arang tempurung kelapa dapat menyebabkan nilai kadar abu briket arang meningkat.
Berdasarkan hasil uji lanjutan kadar abu (Lampiran 2c) diketahui bahwa pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3) tidak menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan pada penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang nyata.
P2 = 100% Serbuk Sengon (Sn) P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
Kadar abu briket arang pada penelitian ini berkisar antara 3,282%-7,908%. Apa bila dibandingkan dengan kadar abu buatan Amerika (8,3%) dan Indonesia (8%) maka kadar abu briket arang hasil penelitian ini lebih rendah. Namun jika dibandingkan dengan kadar abu butan Jepang (3%-6%) maka kadar abu briket arang pada penelitian ini lebih tinggi. Untuk jenis briket arang serbuk gergajian kayu afrika (P4), arang serbuk sengon (P5), dan campuran arang serbuk gergajian kayu sengon dengan tempurung kelapa (P8) memiliki kadar abu yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan kadar abu buatan Inggris (5,9%). Jika dibandingkan dengan hasil penelitian Rustini (0,7863%-0,9212%) dan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (3,56%-4,23%), menunjukan nilai kadar abu pada penelitian ini lebih tinggi.
Kadar Zat Menguap
Menurut Hendra dan Pari (2000) bahwa kadar zat menguap adalah zat (volatile matter) yang dapat menguap sebagai hasil dekomposisi senyawa-senyawa yang masih terdapat didalam arang selain air. Kandungan kadar zat menguap yang tinggi didalam briket arang akan menyebabkan asap yang lebih banyak pada saat briket dinyalakan. Kandungan asap yang tinggi disebabkan oleh adanya reaksi antara karbon monoksida (CO) dengan turunan alkohol.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap kadar zat menguap briket arang (Lampiran 3b), diketahui bahwa pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada komposisi masing-masing 50% (P6) serta penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8) dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kadar zat menguap briket arang. Hal ini terlihat pada nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel pada taraf 1%. Nilai kadar zat menguap briket yang dihasilkan berfariasi dari 10,082% sampai 80,357% (Lampiran 3a).
Kadar zat menguap rata-rata terendah untuk briket arang sebesar 13,889% diperoleh pada komposisi 100% arang serbuk gergajian kayu sengon (P5). Kadar zat menguap tertinggi sebesar 25,527% diperoleh pada komposisi 85% campuran arang serbuk gergajian kayu sengon dengan afrika yang selanjutnya ditambahkan
(Gambar 5). 75.982 73.853 79.584 23.431 13.889 23.830 24.542 14.692 25.527 0 10 20 30 40 50 60 70 80 K ad a r Z at M e n gu a p (% ) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 5. Grafik kadar zat menguap rata-rata pada berbagai perlakuan
Tinggi rendahnya kadar zat menguap pada briket arang diduga disebabkan oleh kesempurnaan proses karbonisasi dan juga dipengaruhi oleh waktu dan suhu pada proses pengarangan. Semakin besar suhu dan waktu pengarangan maka semakin banyak zat mengup yang terbuang, sehingga pada saat pengujian kadar zat menguap akan diperoleh kadar zat menguap yang rendah.
Berdasarkan hasil uji lanjutan kadar zat menguap (Lampiran 3c) diketahui bahwa pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3) menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) tidak memperlihatkan perbedaan yang nyata. Besarnya perubahan kadar abu dapat dianggap sama.
Kadar zat menguap briket arang pada penelitian ini berkisar antara 13,889%-25,527%. Apa bila dibandingkan dengan kadar zat meguap buatan Jepang (15%-30%), Amerika (19%-28%), Inggris (16,4%), dan Indonesia (15%) maka kadar zat menguap briket arang hasil penelitian ini memenuhi standar karena nilai kadar zat menguapnya lebih rendah. Selain itu kadar zat menguap
Keterangan:
P1 = 100% Serbuk Afrika (Af) P2 = 100% Serbuk Sengon (Sn) P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
hasil penelitian ini juga lebih baik jika dibandingkan dengan hasil penelitian Rustini (2004) sebesar (33,476%-36,952%) dan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (2000) yaitu sebesar (22,18%-25,77%).
Kadar Karbon Terikat
Menurut Abidin (1973) bahwa kadar karbon terikat merupakan fraksi karbon yang terikat didalam arang selain fraksi air, zat menguap, dan abu. Keberadaan karbon terikat didalam briket arang dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat menguap. Kadar karbon terikat akan bernilai tinggi apabila nilai kadar abu dan kadar zat menguap pada briket arang rendah. Kadar karbon terikat berpengaruh terhadap nilai kalor bakar briket arang. Nilai kalor briket arang akan tinggi apa bila nilai kadar karbon terikat pada briket tinggi.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap kadar karbon terikat (Lampiran 4b), diketahui bahwa pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada komposisi masing-masing 50% (P6) serta penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8) dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kadar karbon terikat briket arang. Hal ini terlihat pada nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel pada taraf 1%. Nilai kadar karbon terikat briket yang dihasilkan berfariasi dari 18,390% sampai 86,142% (Lampiran 4a).
Kadar karbon terikat rata-rata terendah untuk briket arang serbuk gergajian kayu sebesar 66,565% diperoleh pada komposisi 85% campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon yang diberi tambahan 15% arang tempurung kelapa (P9). Kadar karbon terikat tertinggi sebesar 82,828% diperoleh pada briket arang serbuk gergajian kayu sengon dengan komposisi 100% (P5).
Pada Gambar 6 memperlihatkan secara jelas bahwa pencampuran serbuk atau arang dan penambahan arang tempurung kelapa pada masing-masing arang serbuk gergajian kayu mengalami penurunan yang sangat nyata. Hasil penelitian juga membuktikan bahwa semakin rendahnya kadar abu dan kadar zat menguap akan dihasilkan kadar karbon terikat yang tinggi atau sebaliknya.
22.235 22.179 19.413 0 10 20 30 40 50 60 70 K a d a r K a rbon Te ri k a t P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 6. Grafik kadar karbon terikat rata-rata pada berbagai perlakuan
Berdasarkan hasil uji lanjutan kadar karbon terikat(Lampiran 4c) diketahui bahwa pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3), campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon (P6) dan arang serbuk gergajian kayu afrika yang ditambah dengan arang tempurung kelapa (P7) tidak menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan pada penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) memperlihatkan perbedaan yang nyata.
Kadar karbon terikat briket arang pada penelitian ini berkisar antara 66,565%-82,828%. Apa bila dibandingkan dengan kadar karbon terikat buatan Jepang (60%-80%), Amerika (60%), Inggris (75,3%), dan Indonesia (77%). maka kadar karbon terikat briket arang hasil penelitian ini memenuhi standar untuk briket arang buatan Jepang, Inggris, dan Indonesia. Tetapi tidak memenuhi syarat briket arang buatan Amerika. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian Rustini (62,262%-65,674%) dan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (70,28%-73,82%) menunjukkan bahwa nilai kadar karbon terikat pada penelitian lebih baik karena nilai kadar karbon terikatnya lebih tinggi.
P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
Kerapatan
Kerapatan merupakan hasil perbandingan antara berat dan volume briket arang. Tinggi rendahnya kerapatan briket arang sangat berpengaruh terhadap kualitas briket arang, terutama nilai kalor briket arang. Besar kecilnya kerapatan dipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan arang penyusun briket tersebut. Menurut Nurhayati (1983) dinyatakan bahwa semakin tinggi atau semakin seragam ukuran serbuk arang gergajian kayu akan menghasilkan briket arang dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi pula. Sedangkan menurut Hartoyo (1983) dinyatakan bahwa tinggi rendahnya kerapatan dan keteguhan tekan briket dipengaruhi oleh berat jenis kayu dan besarnya tekanan pengempaan.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap nilai kerapatan (Lampiran 5b), diketahui bahwa pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada komposisi masing-masing 50% (P6), serta penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8) dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kerapatan briket arang. Hal ini terlihat pada nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel pada taraf 1%. Nilai kerapatan briket yang dihasilkan berfariasi dari 0,245 g/cm3 sampai 0,462 g/cm3 (Lampiran 5a).
0.249 0.261 0.275 0.354 0.332 0.368 0.453 0.401 0.420 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 K e ra qpa ta n (gr /c m 3 ) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 7. Grafik nilai kerapatan rata-rata pada berbagai perlakuan
Keterangan:
P1 = 100% Serbuk Afrika (Af) P2 = 100% Serbuk Sengon (Sn) P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
100% briket arang serbuk gergajian kayu sengon (P5). Nilai kerapatan tertinggi untuk briket arang sebesar 0,453 g/cm3 diperoleh pada campuran briket arang serbuk gergajian kayu afrika yang diberi tambahan 15% arang tempurung kelapa (P7). Pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan arang serbuk gergaji kayu sengon (P6) dan penambahan arang tempurung kelapa (15%) pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) mampu meningkatkan nilai kerapatan briket arang (Gambar 7).
Berdasarkan hasil uji lanjutan nilai kerapatan (Lampiran 5c) diketahui bahwa pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3), campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon (P6) tidak menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan pada penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) memperlihatkan perbedaan yang nyata. Menurut Hendra dan Darmawan (2000), bahwa kerapatan akan berpengaruh terhadap pengemasan, penyimpanan, dan pengangkutan briket. Semakin besar kerapatan maka volume atau ruang yang diperlukan akan lebih kecil untuk berat briket yang sama.
Nilai kerapatan briket arang pada penelitian ini berkisar antara 0,332 g/cm3-0,453 g/cm3. Apa bila dibandingkan dengan nilai kerapatan briket arang buatan Jepang (1,0 g/cm3-1,2g/cm3), Amerika (1 g/cm3), dan Inggris (0,48 g/cm3) maka nilai kerapatan briket arang yang dihasilkan tidak memenuhi standar, karena nilai kerapatannya jauh lebih rendah. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian Rustini (0,542 g/cm3-0,599 g/cm3) dan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (0,45 g/cm3-0,59 g/cm3) menunjukkan bahwa nilai kerapatan briket pada penelitian ini lebih rendah.
Keteguhan Tekan
Keteguhan tekan briket merupakan kemampuan briket untuk memberikan daya tahan atau kekompakan briket terhadap pecah atau hancurnya briket jika diberikan beban pada benda tersebut. Semakin tinggi nilai keteguhan tekan briket arang berarti daya tahan terhadap pecah semakin baik. Hal tersebut akan menguntungkan didalam kegiatan pemasaran yang meliputi pengemasan maupun distribusi dan memudahkan pengangkutan briket arang.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap keteguhan tekan (Lampiran 6b), diketahui bahwa pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada komposisi masing-masing 50% (P6) serta penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8) dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai keteguhan tekan briket arang. Hal ini terlihat pada nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel pada taraf 1%. Nilai keteguhan tekan briket yang dihasilkan berfariasi dari 2,858 kg/cm2 sampai 28,632 kg/cm2 (Lampiran 6a). 3.933 2.934 4.139 15.844 16.04014.851 19.097 23.673 27.315 0 5 10 15 20 25 30 K et eg u h a n te k a n (k g/ c m2 ) P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 8. Grafik nilai keteguhan tekan rata-rata pada berbagai perlakuan
Berdasarkan hasil pengujian, nilai keteguhan tekan rata-rata terendah untuk briket arang serbuk gergajian kayu sebesar 14,851 kg/cm2 diperoleh pada campuran briket arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada
Keterangan:
P1 = 100% Serbuk Afrika (Af) P2 = 100% Serbuk Sengon (Sn) P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
kayu afrika dengan sengon yang diberi tambahan 15% arang tempurung kelapa (P9). Pencampuran serbuk gergajian kayu afrika dengan serbuk gergajian kayu sengon (P3) dan penambahan arang tempurung kelapa (15%) pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) mampu meningkatkan nilai keteguhan tekan briket arang.
Berdasarkan hasil uji lanjutan nilai keteguhan tekan (Lampiran 6c) diketahui bahwa pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3), campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon (P6) tidak menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan pada penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) memperlihatkan perbedaan yang nyata.
Meningkatnya nilai keteguhan tekan pada briket arang seiring dengan penambahan arang tempurung kelapa dengan komposisi 15%. Hal tersebut diduga karena ukuran serbuk arang menjadi lebih seragam. Menurut Nurhayati (1983) dinyatakan bahwa permukaan yang seragam akan memudahkan arang untuk menempel dan berikatan satu sama lainnya. Ditambah dengan tekanan pengempaan yang membantu proses pengikatan dan pengisian ruang-ruang yang kosong. Sedangkan ukuran partikel yang tidak seragam akan menyebabkan ikatan antar partikel serbuk arang kurang sempurna. Keteguhan tekan meningkat seiring dengan meningkatnya kerapatan.
Nilai keteguhan tekan briket arang pada penelitian ini berkisar antara 14,851 kg/cm2-27,315 kg/cm2. Apa bila dibandingkan dengan nilai keteguhan tekan briket arang buatan Jepang (60 kg/cm2-65 kg/cm2), Amerika (62 kg/cm2), dan Inggris (12,7 kg/cm2) maka nilai keteguhan tekan briket arang serbuk gergajian kayu tidak memenuhi syarat untuk briker arang buatan Jepang dan Amerika.. Akan tetapi nilai keteguhan tekan briket arang pada penelitian ini cukup memenuhi syarat untuk briket arang buatan Inggris. Jika dibandingkan dengan hasil penelitian Rustini (12,484 kg/cm2-32,666 kg/cm2) maka nilai keteguhan tekan pada penelitian ini jauh lebih rendah. Akan tetapi jika dibandingkan dengan
hasil penelitian Hendra dan Darmawan (4,67 kg/cm2-6,72 kg/cm2) maka nilai keteguhan tekan pada penelitian ini lebih tinggi.
Nilai Kalor
Pengujian terhadap nilai kalor bertujuan untuk mengetahui sejauh mana nilai panas pembakaran yang dihasilkan oleh briket arang. Nilai kalor diperoleh berdasarkan pengukuran pada volume tetap, dimana arang yang dibakar akan menaikan suhu air sehingga nilai kalor arang dapat diukur berdasarkan perbedaan suhu air. Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket arang. Semakin tinggi nilai kalor briket arang semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan. Menurut Jatmika (1980) dinyatakan bahwa tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh berat jenis bahan baku. Sedangkan menurut Nurhayati (1974) dinyatakan bahwa tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu briket arang. Semakin tinggi kadar air dan kadar abu briket arang akan menurunkan nilai kalor briket arang yang dihasilkan.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap nilai kalor (Lampiran 7b), diketahui bahwa pencampuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon pada komposisi masing-masing 50% (P6) serta penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8) dan campuran diantara keduanya (P9) memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kalor briket arang. Hal ini terlihat pada nilai F hitung yang lebih besar dari pada F tabel pada taraf 1%. Nilai kalor briket yang dihasilkan berfariasi dari 4345 kal/g sampai 6052 kal/g (Lampiran 7a).
4371 4674 4416 0 1000 2000 3000 4000 5000 N ila i K a lo r (kal /g P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 Perlakuan
Gambar 9. Grafik nilai kalor rata-rata pada berbagai perlakuan
Nilai kalor rata-rata terendah untuk briket arang serbuk gergajian kayu sebesar 5558 kal/g diperoleh pada komposisi 100% arang serbuk gergajian kayu afrika (P4). Nilai kalor rata-rata tertinggi sebesar 6011 kal/g diperoleh pada campuran briket arang serbuk gergajian kayu sengon yang diberi tambahan 15% arang tempurung kelapa (P8). Pencampuran serbuk gergajian kayu afrika dengan serbuk gergajian kayu sengon tidak mengalami kenaikan nilai kalor yang begitu nyata. Akan tetapi penambahan arang tempurung kelapa (15%) pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) mampu meningkatkan nilai kalor briket arang (Gambar 9).
Berdasarkan hasil uji lanjutan nilai kalor (Lampiran 7c) diketahui bahwa pencampuran serbuk afrika dengan sengon (P3) dan campuran arang serbuk gergajian kayu afrika dengan sengon (P6), tidak menunjukan perbedaan yang nyata. Sedangkan pada penambahan arang tempurung kelapa pada arang serbuk gergajian kayu afrika (P7), arang serbuk sengon (P8), dan campuran diantara keduanya (P9) memperlihatkan perbedaan yang nyata. Tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu briket arang. Semakin rendah nilai kadar air dan kadar abu briket arang maka akan meningkatkan nilai kalor bakar briket arang. Hasil penelitian membuktikan jika kadar abu rendah maka akan dihasilkan nilai kalor yang tinggi atau sebaliknya. Namun jika dibandingkan dengan hasil kadar air, dimana kadar air yang tinggi justru menghasilkan nilai
P3 = 50% Serbuk Af+50% Sn) P4 = 100% Arang Afrika (Af) P5 = 100% Arang Sengon (Sn) P6 = 50% Arang Af+50% Sn P7 = 85% Arang Af+15% T. kelapa P8 = 85% Arang Sn+15% T. kelapa
P9 = 85% camp arang Af dan Sn+15% T. kelapa
