4.1 Data
Data-data yang digunakan untuk analisa penelitian meliputi data pengujian densitas ; pengujian densitas sesaat setelah dikeluarkan dari cetakan (initial density) dan densitas yang telah mengalami relaksasi selama 1 minggu (relaxed density) dan data pengujian kuat tekan dalam arah aksial (axial compressive strength).
4.1.1 Data Densitas
Densitas merupakan salah satu parameter penting dalam pembriketan. Densitas pembriketan biomasa tergantung dari densitas masing-masing biomasa itu sendiri, tekanan pembriketan, waktu serta temperatur pembriketan.Untuk menentukan kestabilan briket maka pengukuran panjang dilakukan sesaat setelah keluar dari cetakan dan setelah 1 minggu briket disimpan dalam kondisi lingkungan.
Data-data pengujian densitas diperoleh dari pengukuran massa, panjang dan diameter briket biomasa. Data ini diambil sesaat briket dikeluarkan dari cetakan dan setelah briket mengalami relaksasi selama 1 minggu.Data-data hasil pengujian ditampilkan pada tabel 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 dan 4.5.
Tabel 4.1 Menampilkan data pengujian densitas tanpa menggunakan pengikat.
Tabel 4.1 Densitas briket biomasa tanpa menggunakan pengikat Tekanan kg/cm² Density (kg/m³) Initial Relaxed 200 891,673 767,364 400 972,634 831,303 600 1025,081 868,100 800 1059,673 891,799 1000 1111,476 922,657
Tabel 4.2 Menampilkan data pengujian densitas untuk pengikat molasses.
Tabel 4.2 Densitas briket biomasa dengan pengikat molasses
Tekanan kg/cm²
Initial density (kg/m³) Relaxed density (kg/m³)
5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20% 200 894,161 898,464 916,349 938,598 764,498 768,443 779,809 790,252 400 979,518 998,099 1017,019 1045,917 838,438 847,725 861,976 864,451 600 1025,233 1050,791 1062,147 1082,906 878,975 889,38 894,047 886,284 800 1065,452 1084,065 1088,944 1122,718 914,665 919,559 926,841 918,938 1000 1124,771 1126,984 1130,525 1146,116 961,222 949,628 950,586 940,633
Data-data pengujian densitas pengikat kanji ditunjukkan pada Tabel 4.3
Tabel 4.3 Densitas briket biomasa dengan pengikat kanji
Tekanan kg/cm²
Initial density (kg/m³) Relaxed density (kg/m³)
5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20% 200 893,886 883,086 829,339 803,724 771,002 758,034 683,129 694,483 400 973,517 960,656 883,370 864,121 836,583 816,900 720,014 736,166 600 1025,242 996,238 909,854 889,766 874,329 843,781 766,874 763,472 800 1060,467 1042,522 953,641 922,971 908,951 888,848 804,498 794,910 1000 1132,320 1092,194 1027,091 991,022 964,161 929,958 867,479 853,872
Tabel 4.4 Menampilkan data pengujian densitas untuk pengikat bentonit.
Tabel 4.4 Densitas briket biomasa dengan pengikat bentonit
Tekanan Kg/cm²
Initial density (kg/m³) Relaxed density (kg/m³)
5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20% 200 928,732 912,556 895,218 883,192 811,399 793,547 781,978 775,321 400 987,269 979,406 972,209 960,469 857,203 843,075 828,422 810,702 600 1033,828 1029,203 1021,224 994,034 894,444 882,504 865,113 831,127 800 1080,991 1067,654 1046,279 1022,284 950,630 918,855 880,757 857,964 1000 1111,041 1084,596 1077,316 1048,173 980,097 950,587 906,562 887,769
Data-data pengujian densitas pengikat lime ditunjukkan pada Tabel 4.5
Tabel 4.5 Densitas briket biomasa dengan pengikat lime
Tekanan kg/cm²
Initial density (kg/m³) Relaxed density (kg/m³)
5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20% 200 881,181 868,755 849,704 841,640 749,910 741,434 741,637 728,004 400 965,649 948,660 942,979 916,211 812,190 801,684 796,636 777,447 600 1007,894 1003,288 993,314 952,499 842,897 840,393 835,679 808,593 800 1042,981 1036,715 1019,317 993,650 870,121 868,624 858,230 850,921 1000 1072,812 1065,638 1051,654 1038,258 907,244 905,085 898,855 883,029
4.1.2 Data Kuat Tekan
Kuat tekan adalah beban maksimum yang dikenakan sampai briket pecah/hancur dibagi dengan luas penampang briket. Kegunaan kuat tekan antara lain untuk mengetahui kekuatan desak briket, sebagai indikasi bahwa briket tidak mudah pecah pada saat ditumpuk sehingga membantu dalam penanganannya dalam hal ini penyimpanan dan trasportasi.
Data-data pengujian kuat tekan briket biomasa diperoleh dengan melakukan pembebanan dalam arah aksial pada posisi briket berdiri tegak. Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin Universal Testing Machine range pembebanan 5 kg. Tabel 4.6 menunjukkan data-data pengujian kuat tekan briket biomasa tanpa menggunakan pengikat (binder).Tabel 4.7 menunjukkan data-data
pengujian kuat tekan briket biomasa dengan kandungan pengikat molasses dan kanji.Tabel 4.8 menunjukkan data-data pengujian kuat tekan briket biomasa dengan kandungan pengikat bentonit dan lime.
Tabel 4.6 Kuat tekan briket biomasa tanpa menggunakan pengikat
Tekanan kg/cm³ Kuat tekan
(kg/cm²) 200 - 400 - 600 - 800 1,037 1000 1,745
Tabel 4.7 Kuat tekan briket biomasa pengikat molasses dan kanji
Tekanan Kg/cm² Kuat tekan (kg/cm²) Molasses Kanji 5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20% 200 - - - - 400 - - - - 600 - - - - 800 1,981 2,028 - - 1,132 1,509 - - 1000 3,019 3,537 - - 2,075 2,406 - -
Tabel 4.8 Kuat tekan briket biomasa pengikat bentonit dan lime
Tekanan Kg/cm² Kuat tekan (kg/cm²) Bentonit Lime 5% 10% 15% 20% 5% 10% 15% 20% 200 - - - - 400 - - - - 600 - - - - 800 1,132 1,085 - - 1,179 - - - 1000 2,028 1,792 - - 1,792 - - - 4.2 Analisa
Pengujian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik sifat fisik dan mekanik briket biomasa. Sifat fisik berupa densitas sesaat setelah keluar dari cetakan (initial density) dan densitas yang telah mengalami relaksasi selama 1 minggu (relaxed density). Sifat mekanik berupa kuat tekan dalam arah aksial.Variasi pengujian ini adalah tekanan pembriketan,
jenis binder dan kandungan binder.Hasil yang diperoleh dari pengujian ini adalah nilai densitas dan nilai kuat tekan.Data-data hasil pengujian tersebut kemudian dianalisa untuk menghasilkan kesimpulan sesuai dengan tujuan penelitian.
Ket : A : tekanan pembriketan1000 kg/cm², B : tekanan pembriketan 800 kg/cm² C : tekanan pembriketan 600 kg/cm² , D : tekanan pembriketan 400 kg/cm² E : tekanan pembriketan 200 kg/cm²
Dalam pembriketan, jenis serbuk gergajian kayu Kalimantan yang digunakan adalah kayu Meranti.Pada pembriketan tanpa menggunakan pengikat, menimbulkan suara cukup mengganggu pada saat pembriketan, maupun ketika mengeluarkannya dari cetakan.Hal ini dikarenakan biomasa yang digunakan kering, sehingga mengakibatkan terjadi gesekan dengan dinding cetakan dan tidak adanya pelumasan.Pada gambar 4.1 untuk tekanan 200 kg/cm² bentuk briket sedikit mengalami retak. Retak ini terjadi kemungkinan karena ikatan antar partikel belum kuat disebabkan tekanan pembriketan yang dilakukan terlalu kecil sehingga belum bisa mencapai sisi bagian briket yang lain.
Fenomena pemadatan dapat dijelaskan bahwa ketika biomasa dilakukan penekanan awal maka yang terjadi adalah penyusunan partikel secara sendiri membentuk paket ikatan massa tertutup. Selama fasa ini partikel masih mempertahankan sifat asli material karena energi akan menghilang diantara interpartikel dan gesekan partikel biomasa dengan dinding cetakan. Ketika tekanan pembriketan semakin tinggi maka partikel terpadatkan lagi menyebabkan pengikatan partikel biomasa menjadi lebih rapat.Kemudian terjadi deformasi elastis dan plastis yang meningkatkan kontak interpartikel. Karena partikel cukup berikatan satu dengan lainnya maka berpotensi terjadi gaya Van Der Waal’s, gaya elektrostatik dan ikatan dengan bahan pengikat. Apabila partikel biomasa kasar kemudian tekanan pembriketan dapat mencapai deformasi plastis maka akan terjadi mekanisme interlocking (Gray 1968).
Pada pengujian kuat tekan briket biomasa tanpa menggunakan pengikat, hanya pada tekanan pembriketan 800 kg/cm² dan 1000 kg/cm² yang diketahui nilai kuat tekannya. Kemungkinan ikatan yang terjadi pada partikel biomasa serbuk gergajian kayu Kalimantan jenis Meranti berupa gaya Van Der Wall’s. Ikatan ini terjadi pada butiran partikel biomasa yang halus dan ikatan antar molekulnya agak lemah (Sumaryono, 1995). Pada tekanan pembriketan 200 kg/cm², 400 kg/cm², dan 600 kg/cm² nilai kuat tekannya tidak ada. Hal ini karena briket biomasa pecah/hancur ketika pembebanan awal dan jarum pengukur beban belum mengalami pergeseran. Ini terjadi karena kebanyakan partikel biomasa masih mempertahankan sifat asli, sehingga apabila tekanan pemadatan yang dilakukan terlalu rendah maka energi hanya akan hilang diantara interpartikel dan saat terjadi gesekan partikel dengan dinding cetakanm dilakukan terlalu rendah
maka energi hanya akan hilang diantara interpartikel dan saat terjadi gesekan partikel dengan dinding cetakan.
4.2.1 Pengaruh Tekanan Pembriketan dan jenis Binder terhadap Initial Density dan Relaxed Density
Dari gambar 4.2 dapat diketahui bahwa initial density briket biomasa tertinggi pada tekanan pembriketan 1000 kg/cm² adalah dengan menggunakan pengikat kanji.Tetapi pada tekanan dibawah 1000 kg/cm² nilai initial density
tertinggi pada briket biomasa pengikat bentonit. Briket biomasa dengan pengikat molasses, kanji dan bentonit mempunyai nilai initial density lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Hal ini berarti bahwa pengikat dapat berfungsi dengan baik yaitu menaikkan pemadatan dalam proses pembriketan dengan meningkatkan ikatan antara partikel biomasa. Bentonit mempunyai bentuk yang sangat lembut dan halus sehingga dapat memasuki ruang kosong diantara partikel biomasa.Pengikat kanji dan molasses dapat merekatkan serbuk gergajian dengan baik pada komposisi persentasi pengikat 5% ini.Pada pengikat lime, nilai initial density briket biomasa yang dihasilkan dibawah briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.Sehingga fungsi pengikat tidak dapat berjalan dengan baik.
Dari gambar 4.3 dapat diketahui bahwa relaxed density briket biomasa tertinggi adalah briket biomasa dengan pengikat bentonit. Pengikat bentonit dapat bersifat sebagai plasticisizer (meningkatkan sifat plastis). Briket biomasa pengikat molasses dan kanji memiliki nilai relaxed density lebih tinggi daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Hal ini menunjukkan bahwa ketiga pengikat dapat meningkatkan pemadatan dalam pembriketan sehingga ikatan diantara partikel biomasa dapat terjadi dengan baik. Pengikat lime pada briket serbuk gergajian kayu Kalimantan ketika telah mengalami relaksasi selama 1 minggu nilai relaxed density tetap dibawah briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Hal ini berarti fungsi pengikat lime tidak berjalan dengan baik.
Tabel 4.9 Hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density untuk
berbagai jenis pengikat pada persentasi pengikat 5 %.
Jenis Pengikat a b - 96,062 246,99 Molasses 106 191,75 Kanji 101,34 239,89 Bentonit 84,41 368,91 Lime 71,911 394,56
Dari gambar 4.3 dapat dibuat hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density. Maka dapat diketahui perbedaan hubungan eksponensial tekanan pembriketan, P dalam kg/cm², dan relaxed density, D dalam kg/m³. Bentuk persamaannya :
D = a ln P + b
Dimana, a dan b adalah konstanta empirik.Tabel 4.9 menunjukkan nilai dari masing-masing konstanta.
Densitas rasio dari masing-masing jenis pengikat dapat diketahui dari persamaan :
Untuk densitas rasio briket biomasa tanpa menggunakan pengikat 0,153 dan briket biomasa pengikat molasses 0,143. Densitas rasio briket biomasa pengikat kanji 0,143 ; dan briket biomasa pengikat bentonit 0,126 serta untuk briket biomasa pengikat lime 0,158. Sehingga dapat ketahui bahwa pada briket biomasa persentasi pengikat 5% yang memiliki relaksasi terkecil adalah briket biomasa dengan pengikat bentonit.
Dari gambar 4.4 dapat diketahui nilai initial density tertinggi pada briket biomasa pengikat molasses.Briket biomasa pengikat bentonit untuk tekanan dibawah 1000 kg/cm² nilai initial density lebih tinggi daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Pada biomasa pengikat kanji dan lime nilai initial density lebih rendah daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Tabel 4.10 Hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density untuk
berbagai jenis pengikat pada persentasi pengikat 10 %.
Jenis Pengikat a b - 96,062 246,99 Molasses 94,254 261,57 Kanji 86,383 317,91 Bentonit 88,51 327,56 Lime 80,19 334,86
Dari gambar 4.5 dapat dibuat hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density. Maka dapat diketahui perbedaan hubungan eksponensial tekanan pembriketan, P dalam kg/cm², dan relaxed density, D dalam kg/m³. Bentuk persamaannya :
D = a ln P + b
Dimana, a dan b adalah konstanta empirik.Tabel 4.10 menunjukkan nilai dari masing-masing konstanta.
Densitas rasio dari masing-masing jenis pengikat dapat diketahui dari persamaan
Densitas rasio briket biomasa tanpa menggunakan pengikat 0,153 dan briket biomasa pengikat molasses 0,151. Densitas rasio briket biomasa pengikat kanji 0,136 ; dan briket biomasa pengikat bentonit 0,135 serta untuk briket biomasa pengikat lime 0,155. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada briket biomasa persentasi pengikat 10% yang memiliki relaksasi terkecil adalah briket biomasa dengan pengikat bentonit.
Dari gambar 4.6 diketahui nilai initial density tertinggi terjadi pada briket biomasa pengikat molasses. Briket biomasa pengikat kanji, bentonit, dan lime nilai initial density berada dibawah briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Relaksasi setelah satu minggu dapat dilihat dari gambar 4.7, diketahui bahwa nilai relaxed density tertinggi pada briket biomasa pengikat molasses. Dan pada tekanan dibawah 400 kg/cm² nilai relaxed density briket biomasa pengikat
bentonit lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Briket biomasa pengikat kanji, dan lime nilai relaxed density masih berada dibawah briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Tabel 4.11 Hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density untuk
berbagai jenis pengikat pada persentasi pengikat15 %.
Jenis Pengikat a b - 96,062 246,99 Molasses 82,948 324,63 Kanji 104,6 141,84 Bentonit 70,827 409,41 Lime 76,188 355,88
Dari gambar 4.7 dapat dibuat hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density. Maka dapat diketahui perbedaan hubungan eksponensial tekanan pembriketan, P dalam kg/cm², dan relaxed density, D dalam kg/m³. Bentuk persamaannya :
D = a ln P + b
Dimana, a dan b adalah konstanta empirik. Tabel 4.11 menunjukkan nilai dari masing-masing konstanta.
Densitas rasio dari masing-masing jenis pengikat dapat diketahui dari persamaan :
Densitas rasio briket biomasa tanpa menggunakan pengikat 0,153 dan untuk briket biomasa pengikat molasses 0,153. Densitas rasio briket biomasa pengikat kanji 0,165 ; dan briket biomasa pengikat bentonit 0,148 serta untuk briket biomasa pengikat lime 0,149. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada briket
biomasa persentasi pengikat 15% yang memiliki relaksasi terkecil adalah briket biomasa dengan pengikat bentonit.
Dari gambar 4.8 dapat dilihat bahwa briket biomasa dengan pengikat molasses mempunyai nilai initial density paling besar. Hal ini dapat dipahami karena pengikat molasses meningkatkan ikatan dengan menghilangkan ruang kosong diantara partikel biomasa. Untuk briket biomasa dengan pengikat bentonit, lime dan kanji, nilai initial density masih dibawah nilai initial density briket
biomasa tanpa menggunakan pengikat. Kemungkinan kandungan pengikat yang terlalu banyak dapat menyebabkan ikatan menjadi lebih elastis.
Pada gambar 4.9 dapat diketahui bahwa briket biomasa dengan pengikat molasses memiliki nilai relaxed density paling besar. Pada tekanan pembriketan 200 kg/cm² nilai relaxed density briket biomasa dengan pengikat bentonit lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Karena pada tekanan pemberiketan yang rendah dibutuhkan kandungan pengikat yang lebih banyak. Pada briket biomasa pengikat kanji dan lime nilai relaxed density berada dibawah briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Dari gambar 4.9 dapat dibuat hubungan antara tekanan pembriketan dan relaxed density. Maka dapat diketahui perbedaan hubungan eksponensial tekanan pembriketan, P dalam kg/cm², dan relaxed density, D dalam kg/m³. Bentuk persamaannya :
D = a ln P + b
Dimana, a dan b adalah konstanta empirik.Tabel 4.12 menunjukkan nilai dari masing-masing konstanta.
Densitas ratio dari masing-masing jenis pengikat dapat diketahui dari persamaan :
Densitas rasio briket biomasa tanpa menggunakan pengikat 0,153 dan briket biomasa pengikat molasses 0,174. Densitas rasio briket biomasa pengikat kanji 0,140 dan briket biomasa pengikat bentonit 0,151 serta untuk briket biomasa pengikat lime 0,146. Sehingga dapat disimpulkan bahwa briket biomasa persentasi pengikat 20 % yang memiliki relaksasi terkecil adalah briket biomasa dengan pengikat kanji.
4.2.2 Pengaruh Tekanan Pembriketan dan Persentasi Binder terhadap Initial Density dan Relaxed Density.
Gambar 4.12 Grafik pengaruh tekanan pembriketan dan persentasi pengikat terhadap relaxed density pada briket biomasa dengan pengikat molasses.
Dari gambar 4.11 dapat diketahui bahwa semakin tinggi tekanan pembriketan yang dilakukan maka initial density briket biomasa yang dihasilkan semakin meningkat.Tekanan pembriketan menyebabkan partikel-partikel terdesak saling merapat mengakibatkan kontak permukaan antar partikel menjadi lebih besar sehingga menghilangkan ruang kosong antar partikel.Pada tekanan
pembriketan yang semakin tinggi menyebabkan ikatan partikel menjadi semakin lebih rapat sehingga dapat terjadi deformasi plastis.Pada variasi persentasi pengikat dapat diketahui bahwa semakin besar kandungan pengikatnya maka initial density briket biomasa yang dihasilkan juga semakin besar.Hal ini dikarenakan fungsi pengikat molasses berperan penting dalam pengikatan antar partikel serbuk gergajian.Pengikat molasses dapat mengisi celah/ruang kosong antar partikel sehingga membuat ikatan antar partikel menjadi lebih kuat.
Relaxed density selama 1 minggu dapat dilihat dari gambar 4.12 didapatkan hasil bahwa densitas tertinggi pada tekanan 1000 kg/cm² terjadi pada persentasi binder 5%, kemudian pada tekanan 600kg/cm² dan 800 kg/cm² relaxed density terbesar pada persentasi pengikat molasses 10%. Pada tekanan dibawah 600 kg/cm², semakin besar persentasi pengikat molasses maka relaxed density semakin besar. Hal ini terjadi karena pada tekanan rendah dibutuhkan pengikat untuk mendapatkan ikatan antar partikel biomasa yang kuat. Nilai relaxed density briket biomasa pengikat molasses memiliki nilai yang lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Dari gambar 4.14 nilai initial density dapat diketahui bahwa semakin tinggi tekanan pembriketan yang dilakukan maka densitas briket semakin meningkat. Dengan adanya tekanan pembriketan menyebabkan partikel biomasabergerak
tersusun saling merapat sehingga menghilangkan ruang kosong diantara partikel.Pada variasi persentasi pengikat kanji diketahui bahwa initial density tertinggi pada persentasi pengikat 5 % dan ketika persentasi pengikatnya bertambah besar maka initial density cenderung menurun.Hal ini berarti fungsi pengikat pada persentasi pengikat kanji 5 % dapat berjalan dengan baik.Pada penambahan persentasi pengikat kanji ini, menyebabkan bertambahnya volume campuran briket biomasa.Hal ini terjadi karena kanji setelah dijadikan lem kanji mempunyai bentuk gel. Gel sendiri mempunyai volume massa lebih besar sehingga menyebabkan briket mempunyai densitas lebih besar.
Relaxed density setelah 1 minggu diketahui dari gambar 4.15 bahwa densitas tertinggi pada persentasi pengikat kanji 5%. Pada tekanan pembriketan 1000 kg/cm² dengan persentasi pengikat kanji 10% memiliki nilai relaxed density lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Dan pada persentasi pengikat kanji 15 % dan 20 % nilai relaxed density berada dibawah tanpa menggunakan pengikat. Pada tekanan dibawah 600 kg/cm² nilai relaxed density briket biomasa persentasi pengikat 20% lebih besar daripada briket biomasa menggunakan pengikat 15%. Hal ini terjadi karena pada tekanan rendah dibutuhkan pengikat untuk mendapatkan ikatan antar partikel biomasa yang kuat.
Dari gambar 4.17 nilai initial denisty briket biomasa dapat diketahui bahwa semakin tinggi tekanan pembriketan yang dilakukan maka densitas briket semakin meningkat.Tekanan pembriketan menyebabkan partikel-partikel terdesak saling merapat mengakibatkan kontak permukaan antar partikel menjadi lebih besar sehingga menghilangkan ruang kosong antar partikel.Pada tekanan pembriketan
yang semakin tinggi menyebabkan ikatan partikel biomasa menjadi semakin lebih rapat sehingga dapat terjadi deformasi plastis.
Pada variasi persentasi pengikat bentonit, initial density briket biomasa tertinggi terjadi pada persentasi pengikat 5% kemudian cenderung mengalami penurunan ketika persentasi pengikat bentonit bertambah.Fungsi pengikat pada persentasi pengikat betonit 5 % dapat berjalan dengan baik.Hal ini terjadi karena pengikat bentonit dapat memasuki celah/ruangan kosong antar partikel dan tidak mengganggu kontak permukaan antar partikel biomasa.Hal ini dapat dianalisa dari bentonit yang dicampur dahulu dengan air pada perbandingan 1:1.Semakin banyak persentasi pengikat bentonit yang ditambahkan pada briket menyebabkan kandungan air dalam briket biomasa meningkat. Kandungan air ini akan melemahkan ikatan antar partikel biomasa. Air mempunyai sifat tidak dapat dimampatkan (incompresible) sehingga menyebabkan densitasnya semakin menurun..Relaxed density setelah 1 minggu diketahui dari gambar 4.18 dimana densitas tertinggi pada persentasi pengikat 5%.Relaxed density briket biomasa pada persentasi pengikat bentonit 10% lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Dan pada tekanan pembriketan 200 kg/cm² relaxed density briket biomasa pengikat bentonit lebih besar daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Hal ini berarti fungsi pengikat bentonit pada tekanan pembriketan 200 kg/cm² dapat berjalan dengan baik.
Dari gambar 4.20 nilai initial density briket biomasa dapat diketahui bahwa semakin tinggi tekanan pembriketan yang dilakukan maka densitas briket semakin meningkat.Tekanan pembriketan menyebabkan partikel-partikel terdesak saling merapat mengakibatkan kontak permukaan antar partikel menjadi lebih besar
sehingga menghilangkan ruang kosong antar partikel.Pada tekanan pembriketan yang semakin tinggi menyebabkan ikatan partikel biomasa menjadi semakin lebih rapat sehingga dapat terjadi deformasi plastis.
Pada variasi persentasi pengikat lime diketahui bahwa semakin besar persentasi pengikatnya maka initial density briket yang dihasilkan semakin kecil. Hal ini dapat dianalisa dari lime yang dicampur dahulu dengan air pada perbandingan 1:1. Semakin banyak persentasi pengikat lime yang ditambahkan pada briket menyebabkan kandungan air dalam briket biomasa meningkat. Kandungan air ini akan melemahkan ikatan antar partikel biomasa. Air mempunyai sifat tidak dapat dapat dimampatkan (incompresible) sehingga menyebabkan densitasnya semakin menurun.Relaxed density setelah 1 minggu diketahui dari gambar 4.21 bahwa semakin banyak persentasi pengikat lime maka nilai densitasnya menurun. Hal ini menunjukkan bahwa fungsi pengikat lime tidak dapat berjalan dengan baik. Dapat disimpulkan bahwa pengikat lime tidak sesuai untuk pengikat briket biomasa serbuk gergajian kayu Kalimantan dan mungkin sesuai untuk briket selain biomasa.
Pada gambar 4.22 dapat dilihat bahwa briket biomasa dengan pengikat lime terdapat beberapa retak dan ada sedikit yang hancur setelah dikeluarkan dari cetakan dalam beberapa menit. Kemungkinan ini pengaruh dari air yang menyebabkan ikatan antar partikel menjadi melemah. Pada kandungan pengikat lime lebih besar dari 10 % bentuk briket semakin menjadi jelek.
Dari gambar 4.23 dapat diketahui bahwa kuat tekan aksial tertinggi pada briket biomasa menggunakan pengikat molasses.Bila dilihat dari nilai kuat tekan maka nilai kuat tekan briket biomasa menggunakan pengikat molasses hampir dua
kali briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Briket biomasa pengikat kanji dan bentonit memiliki nilai kuat tekan hampir sama. Briket biomasa pengikat lime memliki nilai kuat tekan lebih tinggi daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Hal ini berarti keempat pengikat pada persentasi pengikat 5 % dapat menaikkan nilai kuat tekan briket biomasa dan fungsi pengikat dapat berjalan dengan baik.
Dari gambar 4.24 terlihat bahwa kuat tekan aksial tertinggi pada briket biomasa pengikat molasses.Pengikat molasses ini mampu meningkatkan nilai kuat tekan briket biomasa menjadi dua kalinya.Briket biomasa pengikat kanji mempunyai nilai kuat tekan lebih tinggi daripada briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Nilai kuat tekan briket biomasa pengikat bentonit hampir sama dengan briket biomasa tanpa menggunakan pengikat. Pada briket biomasa pengikat lime tidak didapatkan nilai kuat tekan untuk berbagai variasi tekanan pembriketan. Hal ini berarti pada persentasi pengikat 10 % fungsi pengikat lime tidak dapat berjalan dengan baik.
Dari gambar 4.25 dapat diketahui bahwa pada tekanan pembriketan 200 kg/cm², 400 kg/cm² dan 600 kg/cm² nilai kuat tekan briket tidak ada. Hal ini terjadi karena ketika dilakukan pengujian kuat tekan menggunakan UTM briket biomasa sudah hancur/pecah pada pembebanan awal dan jarum pengukur beban belum mengalami pergeseran.Hal ini berarti pada tekanan tersebut ikatan pertikel briket biomasa masih lemah.Pada tekanan pembriketan 800 kg/cm² hasil pengujian kuat tekan menggunakan UTM dapat terbaca pada alat ukur pembebanan dan ketika tekanan pembriketan semakin tinggi maka kuat tekan briket yang dihasilkan juga semakin tinggi.Tekanan pembriketan menyebabkan
partikel-partikel terdesak saling merapat mengakibatkan kontak permukaan antar partikel menjadi lebih besar sehingga menghilangkan ruang kosong antar partikel. Kondisi ini dapat juga dikaitkan dengan gaya tarik menarik antara partikel serbuk semakin kuat akibat penambahan pengikat molasses.
Pada variasi persentasi pengikat dapat diketahui bahwa semakin tinggi persentasi pengikat molasses maka kuat tekan briket bertambah dan tertinggi pada persentasi pengikat molasses 10 %.Untuk variasi persentasi pengikat 15 %, dan 20% nilai kuat tekan briket tidak ada.Kemungkinan ini terjadi karena semakin banyak pengikat molasses menyebabkan campuran briket biomasa menjadi elastis.Sifat elastis ini membuat ikatan antar partikel menjadi melemah.
Dari gambar 4.26 dapat diketahui bahwa pada tekanan pembriketan 200 kg/cm², 400 kg/cm² dan 600 kg/cm² nilai kuat tekan briket tidak ada. Hal ini terjadi karena ketika dilakukan pengujian kuat tekan menggunakan UTM briket biomasa sudah hancur/pecah pada pembebanan awal dan jarum pengukur beban belum mengalami pergeseran.Hal ini berarti pada tekanan tersebut ikatan partikel briket biomasa masih lemah.Pada tekanan pembriketan 800 kg/cm² hasil pengujian kuat tekan menggunakan UTM dapat terbaca pada alat ukur pembebanan dan ketika tekanan pembriketan semakin tinggi maka kuat tekan briket yang dihasilkan juga semakin tinggi.Tekanan pembriketan menyebabkan partikel-partikel terdesak saling merapat mengakibatkan kontak permukaan antar partikel menjadi lebih besar sehingga menghilangkan ruang kosong antar partikel.Pada tekanan pembriketan yang semakin tinggi menyebabkan ikatan partikel menjadi semakin lebih rapat sehingga dapat terjadi deformasi plastis.Hal
ini juga dikarenakan fungsi pengikat kanji yang menyebabkan ikatan partikel menjadi lebih kuat.
Pada variasi persentasi pengikat nilai kuat tekan tertinggi pada persentasi pengikat kanji 10 %, kemudian mengalami penurunan apabila persentasi pengikatnya bertambah.Pada variasi persentasi pengikat kanji 15 %, dan 20 % nilai kuat tekan briket tidak ada.Hal ini terjadi karena semakin banyak pengikat menyebabkan campuran briket menjadi elastis.Sifat elastis ini membuat ikatan antar partikel menjadi melemah.
Dari gambar 4.27 dapat diketahui bahwa pada tekanan pembriketan 200 kg/cm², 400 kg/cm² dan 600 kg/cm² nilai kuat tekan briket tidak ada. Hal ini terjadi karena ketika dilakukan pengujian kuat tekan menggunakan UTM briket biomasa sudah hancur/pecah pada pembebanan awal dan jarum pengukur beban belum mengalami pergeseran.Pada tekanan pembriketan 800 kg/cm² hasil pengujian kuat tekan menggunakan UTM dapat terbaca pada alat ukur pembebanan dan ketika tekanan pembriketan semakin tinggi maka kuat tekan briket yang dihasilkan juga semakin tinggi.Hal ini terjadi karena ikatan antar partikel pada tekanan tinggi menyebabkan ikatannya semakin rapat sehingga luas bidang kontak permukaan meningkat. Hal ini menyebabkan gaya molekular menyebar cukup tinggi sehingga meningkatkan kekuatan ikatan antar partikel (Grover dan Mishra, 1996).
Pada variasi persentasi pengikat dapat diketahui kuat tekan tertinggi pada persentasi pengikat bentonit 5 %, kemudian kuat tekan cenderung mengalami penurunan apabila persentasi pengikatnya bertambah. Salah satu teori yang memungkinkan terjadinya ikatan antara partikel biomasa dengan air adalah karena
sifat air yang mempunyai muatan positif di satu sisi dan bermuatan negatif di sisi yang lain. Sehingga molekul air dapat berfungsi sebagai jembatan ikatan.Tetapi kalau jumlah air terlalu banyak mungkin dapat terjadi solvasi gugus-gugus fungsional beroksigen sehingga ikatan melemah kembali (Sumaryono, 1995).Hal ini terjadi karena pada pengikat bentonit dicampur dengan air pada perbandingan 1:1. Sehingga apabila kandungan pengikat bertambah besar maka kadar air dalam briket semakin besar. Kadar air ini akan mengganggu ikatan antar partikel biomasa.
Dari gambar 4.28 dapat diketahui bahwa pada tekanan pembriketan 200 kg/cm², 400 kg/cm² dan 600 kg/cm² nilai kuat tekan briket tidak ada. Hal ini terjadi karena ketika dilakukan pengujian kuat tekan menggunakan UTM briket biomasa sudah hancur/pecah pada pembebanan awal dan jarum pengukur beban belum mengalami pergeseran.Pada tekanan pembriketan 800 kg/cm² hasil pengujian kuat tekan menggunakan UTM dapat terbaca pada alat ukur pembebanan dan ketika tekanan pembriketan semakin tinggi maka kuat tekan briket yang dihasilkan juga semakin tinggi.Hal ini terjadi karena ikatan antar partikel pada tekanan tinggi menyebabkan ikatannya semakin rapat sehingga luas bidang kontak permukaan meningkat. Hal ini menyebabkan gaya molekular menyebar cukup tinggi sehingga meningkatkan kekuatan ikatan antar partikel (Grover dan Mishra, 1996).
Pada variasi persentasi pengikat, nilai kuat tekan yang diketahui hanya pada persentasi pengikat lime 5 %. Salah satu teori yang memungkinkan terjadinya ikatan antara partikel biomasa dengan air adalah karena sifat air yang mempunyai muatan positif di satu sisi dan bermuatan negatif di sisi yang lain. Sehingga
molekul air dapat berfungsi sebagai jembatan ikatan.Tetapi kalau jumlah air terlalu banyak mungkin dapat terjadi solvasi gugus-gugus fungsional beroksigen sehingga ikatan melemah kembali (Sumaryono, 1995).Hal ini terjadi karena pada pengikat bentonit dicampur dengan air pada perbandingan 1:1. Sehingga apabila kandungan pengikat bertambah besar maka kadar air dalam briket semakin besar. Kadar air ini menggangu ikatan antar partikel biomasa. Dari nilai kuat tekan briket biomasa persentasi pengikat lime 5 % bila dibandingkan dengan briket biomasa tanpa pengikat maka nilai kuat tekan tidak jauh berbeda. Berarti fungsi pengikat lime tidak dapat berjalan dengan baik.
Pada perbandingan ini menggunakan dua jenis serbuk gergajian kayu Kalimantan yang berbeda yaitu ; kayu Kalimantan jenis Meranti dan kayu Kalimantan jenis Merbau. Kayu Meranti mempunyai warna coklat muda dan bentuk butirnya agak halus.Sedangkan kayu Merbau mempunyai warna coklat tua dan bentuk butirnya agak kasar.
Dari data hasil pengujian kuat tekan aksial dapat dibuat grafik seperti dibawah ini, kedua jenis kayu Kalimantan ini memiliki perbedaan nilai kuat tekan aksial yang signifikan. Pada briket biomasa kayu Merbau ketika tekanan pembriketan 200 kg/cm² sudah mempunyai nilai kuat tekan sebesar 1,88 kg/cm², dan nilai kuat tekannya semakin besar ketika tekanan pembriketan meningkat. Jenis kayu Merbau memiliki butiran agak kasar ketika dibriket dapat terjadi pengikatan partikel menjadi lebih rapat sehingga terjadi deformasi plastis maka akan menyebabkan mekanisme interlocking (Gray 1968). Pengaruh fungsi pengikat molasses juga berperan dalam pengikatan partikel menjadi lebih kuat. Pada briket biomasa kayu Meranti ketika tekanan pembriketan 800 kg/cm²
mempunyai nilai kuat tekan sebesar 2,028 kg/cm² dan kuat tekan meningkat pada tekanan pembriketan 1000 kg/cm sebesar 3,537 kg/cm². Hal ini dapat disimpulkan bahwa kayu Meranti mempunyai sifat lebih elastis daripada kayu Merbau.
Dari pembahasan yang telah dilakukan pada pengaruh tekanan pembriketan, jenis binder dan kandungan binder terhadap karakteristik sifat fisik dan mekanik briket biomasa.Maka dapat dicari parameter optimum menggunakan metode pembobotan pada berbagai variasi tekanan pembriketan, jenis binder dan kandungan binder. Pembobotan di sini menggunakan dua varaiabel yaitu nilai densitas dan nilai kuat tekan dimana masing-masing memiliki bobot yang sama.
Semakin besar pertambahan panjang dan diameter briket biomasa maka relaksasi yang terjadi akan semakin besar. Relaksasi ini membuat densitas briket menjadi lebih kecil sehingga menurunkan nilai kalor volumetrik briket biomasa. Relaksasi ini diketahui dari rasio nilai initial density dan relaxed density.
Sementara nilai kuat tekan briket biomasa mengindikasikan nilai ketahanan briket terhadap kekuatan desak.Kuat tekan dalam pembobotan didapatkan dari perbandingan kuat tekan briket biomasa variasi tertentu dengan kuat tekan briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Sedangkan untuk nilai pembobotan menggunakan rumus :
Sementara nilai kuat tekan briket biomasa mengindikasikan nilai ketahanan briket terhadap kekuatan desak.Kuat tekan dalam pembobotan didapatkan dari perbandingan kuat tekan briket biomasa variasi tertentu dengan kuat tekan briket biomasa tanpa menggunakan pengikat.
Sedangkan untuk nilai pembobotan menggunakan rumus Maka parameter pembriketan optimum didapatkan pada nilai yang terbesar menggunaka rumus :
PPO = 0,5 X + 0,5 Y Ket : n : variasi tertentu tb : tanpa binder
Dari hasil perhitungan pembobotan diketahui bahwa skor tertinggi pada briket biomasa pengikat molasses variasi tekanan pembriketan 1000 kg/cm² dan persentasi pengikat 10% dengan nilai 0,869.
