17
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini berlangsung antara Bulan April 2018 sampai Bulan September 2018. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia TPHP STIPAP, Bengkel Teknologi Pengolahan Hasil Perkebunan STIPAP, Laboratorium Kimia Politeknik Teknologi Kimia Industri, Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan, dan Laboratorium Fenomena Institut Teknologi Medan.
3.2.Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah : a) Timbangan analitik b) Cetakan c) Saringan 40 mesh d) Lumpang e) Alat press f) Ember
Sedangkan bahan yang digunakan adalah : a. Tandan kosong kelapa sawit b. Limbah kelapa muda
c. Tepung kanji 3.3.Rancangan Penelitian
Dalam penelitian ini variabel penelitian adalah : 3.3.1 Variabel
a. Variabel tetap
1. Ukuran serat tandan kosong kelapa sawit dan sabut kelapa muda40 mesh. 2. Diameter briket 2,15 cm
3. Panjang briket 5,5 cm.
4. Perekat briket menggunakan tepung tapioka / kanji sebanyak 10% terhadap bahan baku TKKS dan Limbah kelapa muda.
18 b. Variabel tidak tetap/bebas
Komposisi tandan kosong dan Limbah kelapa muda : 1. 100% : 0%
2. 75% : 25% 3. 50% : 50%. 4. 25% : 75%. 5. 0% : 100%.
Masing-masing komposisi dilakukan 3 kali ulangan. 3.3.2 Desain Penelitian
Tabel 3.1 Perlakuan pembuatan briket
Perlakuan U1 U2 U3 TKM-1 TKM1 U1 TKM1 U2 TKM1 U3 TKM-2 TKM2 U1 TKM2 U2 TKM2 U3 TKM-3 TKM3 U1 TKM3 U2 TKM3 U3 TKM-4 TKM4 U1 TKM4 U2 TKM4 U3 TKM-5 TKM5 U1 TKM5 U2 TKM5 U3
19
3.4 Tahapan Penelitian
a. Menyediakan tandan kosong kelapa sawit dan Limbah kelapa muda,
Tandan kosong kelapa sawit di ambil dari PKS Adolina sedangkan limbah kelapa muda di ambil dari sampah kota Medan. Kemudian bahan baku dibawa ke kampus STIPAP untuk di lakukan proses selanjutnya.
b. Pencacahan dan Pengeringan
Tandan kosong dan limbah kelapa muda yang telah dikumpulkan dicacah kemudian dikeringkan terlebih dahulu dengan cara menjemurnya di panas terik matahari ± 7 hari (menjaga bahan baku tidak terkena air hujan) agar kadar air berkurang dan memaksimalkan proses pengarangan bahan baku. Semakin kering bahan baku yang digunakan maka semakin baik untuk diproses.
c. Proses pengarangan
Metode pengarang dilakukan menurut Sinurat, 2011 (dikutip oleh Junaedi,2013) yaitu pengarangan dengan menggunakan Drum sebagai tempat karbonisasi (pengarangan tertutup) metode pengarangan dalam drum secara tekhnis cukup praktis karena bahan baku tidak perlu ditunggu terus menerus sampai menjadi arang. Bahan baku yang sudah dikeringakan dimasukkan kedalam drum pengarangan kemudian dilakuakan pembakaran dan tetap menjaga api tidak terlalu marak supaya bahan baku tidak menjadi abu. Drum ini memiliki rongga – rongga kecil disekelilingnya guna untuk proses keluar masuknya udara dengan minim dan menjaga supaya api tidak mati bila drumnya di tutup sehingga memaksimalkan proses karbonisasi pada bahan baku menjadi arang.
d. Penghalusan dan penyaringan bahan baku
Bahan baku tandan kosong dan limbah kelapa muda yang telah menjadi arang tersebut di pecahkan dan ditumbuk menggunakan lumpang, kemudian disaring menggunakan saringan 40 mesh hingga halus sehingga memaksimalkan proses perekatan dan ketahanan barang hasil akhirnya.
20 e. Pencampuran bahan baku
Setelah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan limbah kelapa muda (LKM) dicacah, kedua bahan tersebut dicampurkan dengan komposisi TKKS 100%, TKKS75% : KM25%, TKKS 50% : KM 50%, TKKS25% KM: 75% dan KM 100% dengan berat masing-masing perlakuan ±1000gr. Kemudian di aduk hingga homogen dan dicampur dengan kanji sebagai perekat masing masing komposisi sebanyak 10 gr.
f. Pencetakan
Bahan yang sudah homogen, dipress didalam cetakan dengan alat pencetak dan ditekan secara manual dalam waktu ± 1 menit untuk mendapatkan ukuran akhir.
g. Pengeringan briket
Briket yang sudah tercetak kemudian dimasukkan ke dalam dengan suhu 110 Cº oven ±2 jam lalu dimasukkan kedalam desikator untuk di dinginkan. h. Setelah selesai dikeringkan kemudian dilakukan uji kualitas dari briket yaitu:
1. Nilai kalor 2. Kadar air 3. Kerapatan 4. Kadar abu 5. Kuat tekan 6. Laju pembakaran
22
3.5 Pengamatan dan Indikator 3.5.1 Nilai Kalor (ASTM-2015)
Contoh uji dibuat ± 0,15gram lalu ditempatkan pada cawan silica dan diikat dengan kawat nikel.Contoh uji dimasukkan kedalam tabung dan ditutup rapat.Tabung yang berisi contoh uji dialiri oksigen selama ± 2 menit.Tabung dimasukkan kedalam OxygenBomb Calorimeter.Pembakaran dimulaipada saat temperatur airsudah tetap.Pengukuran dilakukan sampai temperatur mencapai maksimum. Nilai kalor pembakaran dapat dihitung dengan persamaan :
HHV=(T1-T2-Tkp)x Cv ()... ( 1 ) LHV= HHV-3240( )... ( 2 ) Dimana :
T1 : Suhu air pendingin sebelum dinyalakan (C) T2 : Suhu air pendingin sesudah dinyalakan (C) Tkp : Kenaikan suhu kawat penyala = 0,05 (C) Cv : Panas jenis alat = 73.529,6 (kJ/kg C) 3.5.2Kadar air (SNI 06-3730-1995
Kadar air briket dapat ditentukan dengan cara menimbang cawan porselin kosong kemudian sampel briket dimasukkan ke cawan sebanyak 5 gram. Sampel diratakan dan dimasukkan ke dalam oven yang telah diatur suhunya sebesar 105°C selama 3 jam.Cawan dikeluarkan dari oven dan didinginkan dalam eksikator kemudian ditimbang bobotnya. Penentuan kadar air dilakukan sebanyak tigakali pengulangan (triplo). Kadar air dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:
23 Dimana :
X= kadar air (%)
M1 = bobot cawan kosong + bobot sampel sebelum pemanasan (gram) M2 = bobot cawan kosong + bobot sampel setelah pemanasan (gram) 3.5.3 Kadar Abu (ASTM D5142-09)
Panaskancawan pada 815 C 10 C selama 15 menit, angkat, dinginkan lalu timbang. Timbang 1,0000 gram contoh batubara ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Panaskan conto tersebut dalam muffle furnace pada temperatur ruangan kemudian dinaikkan sampai temperatur 500 C dalam waktu 60 menit dan biarkan pada suhu ini selama 30 menit.
Pemanasan dilanjutkan sampai mencapai temperatur 815 C dan biarkan pada temperatur ini paling sedikit 60 menit.Setelah pembakaran dianggap sempurna, pindahkan cawan dari furnace.Letakkan diatas lempengan logam selama 10 menit.Masukkan kedalam desikator, timbang setelah dingin (temperatur kamar).Bila pembakaran kurang sempurna, panaskan kembali cawan + abu lebih kurang 15 menit pada temperatur 815 ◦C dan perbedaan penimbangan tidak lebih dari 1 mg.
Perhitungan: Kadar abu contobatubara dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Dengan :
m1 : berat cawan dan tutup kosong (gram)
m2 : berat cawan dan tutup dengan contoh (gram) m3 : berat cawan dan tutup ditambah abu (gram). 3.5.4 Kuat Tekan (ASTM C39)
24
Kekuatan tekan dapat diukur dengan memasukkannya ke dalam kurva tegangan-regangan dari data yang didapatkan dari mesin uji. Beberapa bahan akan patah pada batas tekan, beberapa mengalami deformasi yang tidak dapat dikembalikan. Deformasi tertentu dapat dianggap sebagai batas kekuatan tekan, meski belum patah, terutama pada bahan yang tidak dapat kembali ke kondisi semula (irreversible).
Kekuatan tekan dapat diukur dengan mesin uji universal.Pengujian kekuatan tekan, seperti halnya pengujian kekuatan tarik, dipengaruhi oleh kondisi pengujian (penyiapan spesimen, kondisi kelembaban dan temperatur ruang uji, dan sebagainya).
3.5.5 Laju Pembakaran
Dilakukan untuk mengetahui laju pembakaran briket dari awal pembakaran sampai selesai pembakaran, dengan diketahui berapa ukuran briket dan lama waktu pembakaran.
3.5.6 Kerapatan (Density)
Dengan mengetahui komposisi suatu bahan, kerapatan bahan tersebut dapat ditentukan karena kerapatan merupakan hasil bagi masa partikel dengan volume partikel dalam suatu bahan.
rumus untuk menghitung kerapatan padat: ps = 1
m1/ρ1 + m2/ρ2+…+mn/ρn
Keterangan:
ρs = kerapatan padat
m1,...,mn = fraksi masa komponen penyusun ρ1,…,ρ2 = kerapatan masa komponen penyusun
25
3.6 Bagan Alur Penelitian
Proses penelitian ini melalui alur proses sebagai berikut :
Gambar 3.9 Diagram alir penelitian Pengeringan dengan sinar matahari
(±7 hari)
Penghalusan dengan ditumbuk Pengarangan selama 3 jam
Pengeringan dengan sinar matahari (±7 hari)
Pengarangan selama 3 jam Penghalusan dengan cara ditumbuk Penyaringan degnan 40 mesh Penyaringan dengan 40 mesh
Pembuatan biobriket dengan pencampuran 1. K1 TKKS 100% (1000gr)
2. K5 TKKS : Limbah kelapa muda 75% : 25% (250 gr : 750 gr) 3. K3 TKKS : Limbah kelapa muda 50% : 50 % (750 gr : 250 gr) 4. K4 TKKS : Limbah kelapa muda 25% : 75% (500 gr : 500 gr) 5. K5 Limbah kelapa muda 100% (1000 gr)
Pencetakan dengan ukuran 2 cm dan panjang 5 cm Pengeringan dengan Oven dengan suhu 105°C
Pencacahan dengan cara dibelah Pencacahan dengan cara diurai
Analisa mutu 1. Nilai kalor 5. Kuat tekan
2. Kadar air 6.Laju pembakaran 3. Kadar abu
4. Kerapatan
Limbah kelapa muda TKKS Serbuk arang LKM Serbuk arang TKKS Mulai Briket kering Kanji 10% Air 80 ml
26
3.7 Jadwal Penelitian
Tabel 3.2 Berikut ini merupakan jenis dan jadwal penelitian N
o
Jadwal Kegiatan Bulan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Pengajuan Judul 2 Seminar Proposal 3 Pengumpulan Bahan Baku 4 Pengeringan dan Pencacahan 5 Pengarangan Bahan Baku 6 Penghalusan dan Penyaringan 7 Pengkomposisian Briket 8 Pencetakan Briket 9 Pengeringan Briket 10 Analisa Mutu 11 Analisa Data 2 12 Sidang
