PEMBUATAN BIOBRIKET DARI LIMBAH FLY ASH PABRIK GULA DENGAN PEREKAT LUMPUR LAPINDO

(1)

PEMBUATAN BIOBRIKET DARI

LIMBAH

FLY ASH

PABRIK GULA

DENGAN PEREKAT LUMPUR

LAPINDO

Ahmad Fauzul A (2311 030 053)

Rochmad Onig W (2311 030 060)

(2)

LATAR BELAKANG MASALAH

Sumber energi yg mulai

menipis

Ketersediaan Fly Ash

melimpah

Sumber lahan kritis

yg belum

tereksploitasi

pemanfaatannya

(3)

SOLUSI

konversi energi

ke biomassa

Biomassa

adalah

bahan

organik yg dihasilkan

melalui proses

fotosintesis, baik

berupa produk

maupun buangan

.

PEMBUATAN BIOBRIKET dari

LIMBAH

FLY ASH

PABRIK GULA

DENGAN PEREKAT LUMPUR

LAPINDO

(4)

MENGAPA DEMIKIAN??

Limbah biomassa

dan

sampah

bisa

menjadi salah satu pilihan sumber

energi

alternatif

. Contoh nyata

pemanfaatan

biomassa

yg berasal

dari produk limbah

aktivitas kehutanan dan perkebunan dan

telah dilaksanakan yaitu

briket

Pada penelitian Amanda (2012) menyatakan

bahwa

kandungan lumpur lapindo

yg

berperan dalam

meningkatkan nilai kalori

briket

arang kayu adalah

Fe

karena

memiliki

nilai konduktivitas termal yang tinggi

(5)

TUJUAN INOVASI PRODUK

PERUMUSAN MASALAH

1. Menentukan rasio campuran dari komposisi biobriket yang

mempunyai nilai kalor optimum.

2. Menguji biobriket dari

fly ash

dengan perekat lumpur lapindo

terhadap SNI.

1. Mengetahui pengaruh campuran komposisi dari

fly ash

dan

lumpur lapindo terhadap nilai kalor.

2. Mengetahui lamanya waktu penyalaan dari biobriket.

3. Membandingkan kadar air dan nilai kalor biobriket dari

fly ash

dengan penambahan lumpur lapindo sebagai perekat dengan

biobriket SNI.

(6)

TINJAUAN PUSTAKA

Biobriket

merupakan salah satu

sumber energi alternatif

yg dapat

digunakan untuk

menggantikan

sebagian dari

kegunaan minyak

tanah

. Biobriket merupakan

bahan bakar yg berwujud padat dan

berasal dari sisa-sisa bahan organik

. Bahan baku pembuatan arang

biobriket pada umumnya berasal dari, tempurung kelapa, serbuk

gergaji, dan bungkil sisa pengepresan biji-bijian.

(7)

Fly ash

dan

bottom ash

adalah terminologi umum untuk

abu terbang yang ringan dan abu relatif berat

yang

timbul dari suatu proses pembakaran

suatu bahan yang

lazimnya menghasilkan abu.

Abu pembakaran ampas tebu

merupakan

hasil perubahan

kimiawi dari pembakaran ampas tebu murni

. Ampas tebu

yang digunakan sebagai proses pada bahan bakar untuk

memanaskan boiler dengan suhu mencapai 550

0

_-600

o

_{C dan}

lama pembakaran setiap 4-8 jam dilakukan pengangkutan

atau pengeluaran abu dari dalam boiler, karena jika dibiarkan

tanpa dibersihkan akan terjadi penumpukan yang akan

(8)

Lumpur Lapindo No _Unsur _{Persen (%)} 1 _Fe _37,36 2 _Si ₃₇ 3 _Al ₇ 4 _Ca _6,67 5 _K _5,03

Hasil analisa kandungan serbuk lumpur

lapindo dan serbuk arang kayu

Penambahan perekat lumpur lapindo selain menaikkan nilai

kalor juga dalam pembuatan briket bertujuan agar partikel

saling berikatan dan tidak mudah hancur.

(9)

No Bahan Bakar Nilai Kalor (kal/gr) 1 Kayu Kering 4490,303 2 Batu bara muda 1886,883 3 Batu bara 6998,185 4 Arang kayu 7045,954 5 Minyak bumi mentah 10079,297 6 Bahan bakar minyak 10222,605 7 Gas Alam 9721,028

Nilai Kalor Beberapa Bahan Bakar

Parameter

SNI

no.1/4931/2010

Kadar Air (%)

Kadar Abu (%)

Zat Terbang (%)

Nilai Kalori

(Cal/g)

Fixed Carbon

(%)

8

15 5000 kal/ gram

77 SNI BIOBRIKET

(10)

(11)

HASIL ANALISA BAHAN

No. Sifat Fly Ash PG. Mojopanggung

Fly Ash PG.

Candi Lumpur Lapindo

1. Kadar air

(%) 0,3 0,3 6,3

2. Kadar abu

(%) 42,32 43,33

-No. Nama bahan baku Nilai kalor (kcal/kg)

1. Fly Ash PG. Mojopanggung 1224

(12)

HASIL ANALISA BIOBRIKET

% Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI

no.1/4931/2010

Komposisi Fly Ash

Starch Tekanan (kPa)

Kadar Air (%) Cepat Penyalaan (detik) Laju Pengurangan Masa (gr) Nilai Kalor (Kkal/kg) Kadar Air (%) Nilai Kalor (Kkal/ kg) Mojo Pang gung Cand i Mojo Panggu ng Candi Mojo Panggung Candi Mojo Panggung Candi Mojo Panggung Candi 80 20 ₂₀ _5,6 _5,7 ₄₄₃ ₄₅₁ _0,00227 _0,00204 ₁₇₁₀ ₁₆₁₅ ₈ ₅₀₀₀ 30 5,6 5,9 471 477 0,00196 0,00297 90 10 ₂₀ _4,9 _5,3 ₄₃₂ ₄₃₅ _0,0022 _0,00266 ₁₇₂₃ ₁₇₁₇ 30 5,4 5,4 466 464 0,00185 0,00206

(13)

% Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/2010 Komposisi Fly Ash Lumpur Lapindo Tekanan (kPa)

Kadar Air (%) Cepat Penyalaan (detik)

Laju Pengurangan Masa (gr) Nilai Kalor (Kkal/kg) Kadar Air (%) Nilai Kalor (Kkal/k g) Mojo Pangg ung Ca ndi Mojo Panggung Candi Mojo Panggung Candi Mojo Panggung Candi Mojo Pangg ung Cand i 80 20 20 _5,8 _6,1 ₃₉₄ ₃₉₁ _0,00253 _0,00181 _{2352 2100 8} ₅₀₀₀ 30 _5,2 _5,7 ₄₁₇ ₄₁₄ _0,00196 _0,0024 90 10 20 _5,6 _5,6 ₃₇₆ ₃₈₄ _0,00275 _0,00246 _{2600 2442} 30 _4,7 _4,9 ₄₀₈ ₄₁₁ _0,00193 _0,00196

(14)

% Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/201 0 Komposisi Fly Ash Starch Tekan an (kPa)

Kadar Air (%) Cepat Penyalaan (detik)

Laju Pengurangan Masa (gr) Nilai Kalor (Kkal/kg) Kadar Air (%) Nilai Kalor (Kkal/k g) Mojo Pangg ung C a n di Mojo Panggu ng Candi Mojo Panggu ng Candi Mojo Panggung Candi Mojo Pangg ung Candi 70 20 20 _6,2 _6,3 ₃₉₂ ₃₈₇ _0,0022 _0,00218 ₃₇₄₅ ₃₆₇₉ ₈ ₅₀₀₀ 30 _5,4 _5,5 ₄₀₇ ₄₀₂ _0,00247 _0,00249 80 10 20 _5,3 _5,8 ₃₇₇ ₃₇₁ _0,00194 _0,00266 ₃₇₅₃ ₃₆₈₈ 30 _5,3 _5,1 ₃₈₉ ₃₉₄ _0,0019 _0,00209

(15)

% Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/2010 Komposisi Fly Ash Lumpur Lapindo Tekana n (kPa)

Kadar Air (%) Cepat Penyalaan (detik) Laju Pengurangan Masa (gr) Nilai Kalor (Kkal/kg) Kada r Air (%) Nilai Kalor (Kkal/kg ) Mojo Panggu ng Can di Mojo Panggun g Candi Mojo Panggung Candi Mojo Panggung Candi Mojo Panggun g Cand i 70 20 20 _6,3 _5,8 ₃₁₅ ₃₃₂ _0,00277 _0,00291 ₃₈₂₁ _{3811 8} ₅₀₀₀ 30 _6,2 _5,9 ₃₃₇ ₃₄₁ _0,00201 _0,00217 80 10 20 _5,4 _5,4 ₃₁₀ ₃₂₁ _0,00166 _0,0026 ₃₉₂₉ ₃₈₈₀ 30 _5,6 _5,4 ₃₂₆ ₃₃₃ _0,00256 _0,00172

(16)

2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 Nilai K alor (Kk al/ Kg) Komposisi PG MojoPanggung PG Candi

Grafik Perbandingan Komposisi bahan dengan

perekat Lumpur Lapindo terhadap Nilai Kalor

(17)

3700 3720 3740 3760 3780 3800 3820 3840 3860 3880 3900 3920 3940 3960 3980 4000 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 Nila iK al or (K al /Kg ) Komposisi PG MojoPanggung PG Candi

Grafik Perbandingan Komposisi bahan perekat

Lumpur Lapindo dengan penambahan oksidator

terhadap Nilai Kalor

(18)

PEMBAHASAN

•Bahwa nilai kalor semakin besar seiring dengan banyaknya komposisi bahan baku.

•Namun dikarenakan biobriket mempunyai sifat higroskopis (mudah menyerap air dalam udara yang lembab) mempengaruhi nilai kalor biobriket tersebut.

•Pada penelitian ini, nilai kalor terbesar dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 80% Fly Ash dari PG MojoPanggung dan 10%

starch berupa Lumpur Lapindo yaitu 3929 kkal/kg dengan 10% oksidator

•Sedangkan nilai kalor terkecil dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 80% Fly Ash dari PG Candi dan 20% starch berupa kanji yaitu sebesar 1615 kkal/kg.

•Jika dikaitkan dengan nilai kalor dari tiap bahan baku, maka

semakin banyak campuran dari komposisi suatu biobriket dengan penambahanstarch berupa Lumpur Lapindo di dalamnya dapat meningkatkan nilai kalor dari tiap-tiap bahan baku tersebut.

(19)

Cepat Penyalaan (detik) Perekat Kanji tanpa

Oksidator

Perekat Kanji dengan Oksidator Perekat Lumpur Lapindo tanpa Oksidator Perekat Lumpur Lapindo dengan Oksidator

Mojopanggung Candi Mojopanggung Candi Mojopanggung Candi Mojopanggung Candi

443 451 392 387 394 391 315 332

471 477 407 402 417 414 337 341

432 435 377 371 376 384 310 321

466 464 389 394 408 411 326 333

bahwa besar kecilnya waktu yang diperlukan (lama waktu) untuk penyalaan awal biobriket dipengaruhi oleh :

Penambahan Oksidator pada komposisi dari biobriket & Kadar air dari briket yg

banyak,maka penyalaan awal biobriket semakin lama

Pada penelitian ini, waktu penyalaan awal terbesar (penyalaan awal lama) dihasilkan oleh biobriket dari PG Candi dengan komposisi 80% fly ash dan 20% starch berupa

tepung kanji yaitu 477 detik, sedangkan penyalaan awal terkecil (penyalaan awal cepat) dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 80% fly ash, 10% perekat berupa lumpur lapindo, 10% oksidator, yaitu sebesar 310 detik.

(20)

KESIMPULAN

Kesesuaian Biobriket Hasil Penelitian dengan Biobriket Pasaran.

Kadar Air

Biobriket hasil penelitian memiliki range kadar air sebesar 4,5 – 6,5 %, sedangkan biobriket SNI memiliki nilai kadar air sebesar 8%. Perbandingan hasil analisa kadar air biobriket hasil penelitian dengan biobriket SNI dapat dilihat pada tabel. Dari pernyataan tersebut dapat diketahui bahwa biobriket hasil penelitian lebih baik daripada biobriket SNI.

Nilai Kalor

Biobriket hasil penelitan menghasilkan nilai kalor tertinggi sebesar 3929 kcal/kg sedangkan biobriket SNI memiliki nilai kalor sebesar 5000 kcal/kg. Dari pernyataan tersebut, dapat diketahui bahwa biobriket hasil penelitian masih belum memenuhi syarat, selisihnya jauh berbeda dengan nilai kalor biobriket SNI. Dengan demikian biobriket hasil penelitian belum sepenuhnya layak apabila dijual di pasaran.

(21)

Neraca Massa

Kapasitas Produksi

: 100kg/hari

Operasi

: 330 hari/tahun

Satuanmassa

: kg

Basis waktu

: 1 hari

Basis Praktikum

Bahan awal Hasil jadi

Fly ash 54 Wet briket 47,63 lapindo 6 Briket jadi 45,65 Air lapindo 5,14

65,14 Nb : densitas

(22)

Mixer Lumpur Lapindo 13,14 kg/hari Fly Ash 118,29 kg/hari Campuran biobriket 142,69 kg/hari Air Lumpur Lapindo 11,26 kg/hari

Neraca Massa Mixer

(23)

Fly Ash : SiO₂ = 71 % x 118,29= 83,99 Al₂O₃ = 1,9 % x 118,29 = 2,25 Fe₂O₃ = 7,8 % x 118,29 = 9,23 CaO = 3,4 % x 118,29 = 4,02 MgO = 0,3 % x 118,29 = 0,35 K₂O = 8,2 % x 118,29 = 9,70 P₂O₅ = 3,0 % x 118,29 = 3,55 MnO = 0,2 % x 118,29 = 0,24 H₂O = 0,3 % x 118,29 = 0,35 Impurities = 3,9 % x 118,29 = 4,61 Total = 118,29 kg/hari Lumpur Lapindo : Fe = 37,36 % x 13,14 = 4,91 Si = 37 % x 13,14 = 4,86 Al = 7 % x 13,14 = 0,92 Ca = 6,67 % x 13,14 = 0,88 K = 5,03 % x 13,14 = 0,66 H₂O = 6,3 % x 13,14 = 0,83 Impuroties = 0,64 % x 13,14 = 0,08 Total = 13,14 kg/hari Air Lumpur Lapindo = 11,26 kg/hari

Bahan Keluar

Campuran Biobriket = 142,69 kg/hari

Masuk Keluar Fly Ash 118,29 Campuran biobriket 142,69 Lumpur lapindo 13,14 Air lumpur 11,26 Total 142,69 142,69 Neraca Massa

(24)

Neraca massa Alat Press

Fungsi : memampatkan campuran biobriket

Campuran biobriket I42,69kg/hari Campuran biobriket I42,69kg/hari Alat Press Mass Loss 38,36 kg/hari Bahan Masuk: Campuran Biobriket = 142,69 Bahan Keluar Wet Biobriket = 104,33 Mass loss = a Mass balance

Bahan masuk = Bahan Keluar

Campuran biobriket = wet biobriket + mass loss 142,69 = 104,33 + a

(25)

Neraca Massa

Bahan Masuk

Bahan Keluar

Komponen

Massa (kg)

Komponen

Massa (kg)

Campuran

biobriket

142,69

Wet biobriket

104,33

Mass loss

Air

CampuranBriket

3,41

34,95

Total

142,69

Total

142,69

(26)

Neraca Massa Oven

Fungsi : mengurangi kadar air biobriket

Wet biobriket 104,33 kg/hari Dry biobriket 100 kg/hari H₂O 4,33 kg/hari Dryer Bahan Masuk: Wet biobriket = 104,34 Bahan Keluar Dry Biobriket = 100 H₂O = a Mass balance :

Bahan masuk = Bahan Keluar

Wet biobriket = Dry biobriket + H₂O

104,34 = 100 + a

(27)

Bahan Masuk

Bahan Keluar

Komponen

Massa (kg)

Komponen

Massa (kg)

Wet biobriket

104,33

Dry biobriket

Mass loss

100 4,33

Total

104,33

Total

4,33

Neraca massa

(28)

Aliran (2) H₂O Aliran (1) Wet biobriket Aliran (4) Dry biobriket Aliran (3) Q supply Oven Aliran 1 Massa (kg/hari) Cp (kJ/kgo_K) T (0_K) T-Tref (0_K) ∆H (kJ/hari) Wet biobriket 104,33 22,181 303 5 11570,72 Q Masuk

Q total masuk = aliran 1 + aliran 3 = 11570,72+ Q supplay

NERACA PANAS

Neraca Panas Pengovenan biobriket

Fungsi : mengurangi kadar air biobriket Kondisi operasi : T= 1050_C

(29)

Q keluar Aliran 2 = 11055,06 kJ/hari Massa (kg/hari) Cp (kJ/kg0_K) T_awal (0_K) T_akhir (0_K) ∆T (0_K) ∆H (kJ/hari) 4,33 4,2296 303 373 70 1281,99

1. ∆H air pada suhu 1000_C

Massa (kg/hari) Panaslaten (HV-HL) (kJ/kg) ∆H (kJ/hari) 4,33 2257,06 9773,07

2. ∆H air pada suhu 1000_C

Aliran 4 Massa (kg/hari) Cp (kJ/kgo_C) T-T_ref (0_C) ∆H (kJ/hari) Dry biobriket 100 22,181 75 166357,5

(30)

Q total keluar = aliran 2 + aliran 4 = 11055,06 + 166357,5 = 177412,56 kJ

Q supply + Q-in = Q-out + Q-loss

Q supply + Q-in = Q-out + 5 % Q supply

95 % Q supply = Qout – Qin

95 % Q supply = 177412,56 – 11570,72 95 % Q supply = 165841,84

Q supply = 174570,36

Masuk

Q masuk (kJ)

Keluar

Q keluar (kJ)

Aliran 1

Wet biobriket

Aliran 3

Q supply

11570,72

174570,36

Aliran 2

H

₂

O

Aliran 4

Dry biobriket

Qloss

11055,06

166357,5

8728,52

Q total masuk

186141,08

Q total keluar

186141,08

(31)

ESTIMASI BIAYA

No Keterangan Kuantitas Harga (Rp.) Total Biaya (Rp.) A. Bahan Baku + Perlengkapan

1. Fly Ash 118,29 Kg 50.000 50.000 2. Lumpur lapindo 13,14 Kg 20.000 20.000 B. Utilitas 7. Air 12 L 4.000/m3 48 10. Listrik 48,5 kWH 1352/kWH 65.572 C. Lain-Lain

11. GajiKaryawan 2 Orang 35.000/orang 70.000

Sub-total 205.620

Investasi Bahan Habis Pakai (Variable Cost) selama 1 hari

NO Keterangan Kuantitas Harga (Rp.) Total Biaya (Rp.)

1. Oven briket 1 Unit 16.000.000 16.000.000 2. Alatpres 1 Unit 16.500.000 16.500.000

3. Tangki 1 Unit 200.000 200.000

Sub-total 32.700.000

(32)

Total Biaya Produksi dalam 1 hari =

Rp.205.620,-Biaya Produksi Perbulan = Rp.205.620,- x 26 =

RP.5.346.120,-Biaya Produksi Pertahun = RP.5.346.120,-x 12 =

Rp.64.153.440,-Total Produksi Biobriket dalam 1 hari = 100 Kg Total Produksi Biobriket Perbulan = 100 x 26

= 2.600 Kg

Total Produksi Biobriket Pertahun = 2600 Kg x 12 = 31.200 Kg

Total Biaya Produksi = Fixed Cost (FC) + Variabel Cost (VC) = Rp.32.700.000,- + Rp. 64.153.440,-=

(33)

Rp.96.853.440,-Margin Keuntungan yang diinginkan = 30% dari HPP = 30% x Rp.3104,3.-=

Rp.931,3,-Harga Jual Akhir = HPP + Marjin

= Rp.3104.3.- + Rp.931.3.-=

Rp.4035,6,-Dibulatkan =

Rp.4000,-Total Penjualan = Rp.4000,- x 31200 kg =

(34)

(35)

Rp.124.800.000,-Unit yang dijual (Liter) Pendapatan Total (Rp.) BiayaTetap (Rp.) BiayaVariabel (Rp.) Biaya Total (Rp.) 2600 10400000 32700000 5346120 38046120 5200 20800000 32700000 10692240 43392240 7800 31200000 32700000 16038360 48738360 10400 41600000 32700000 21384480 54084480 13000 52000000 32700000 26730600 59430600 15600 62400000 32700000 32076720 64776720 18200 72800000 32700000 37422840 70122840 20800 83200000 32700000 42768960 75468960 23400 93600000 32700000 48115080 80815080 26000 104000000 32700000 53461200 86161200 28600 114400000 32700000 58807320 91507320 31200 124800000 32700000 64153440 96853440

Perhitungan Biaya

(36)

0 20000000 40000000 60000000 80000000 100000000 120000000 140000000 Bia ya d an P e n jua lan (Rp .) Unit Penjualan (Kg) Pendapatan Total Biaya Total

GRAFIK BEP

(37)