Pengaruh Variasi Perbandingan Tempurung Kelapa dan Eceng Gondok serta Variasi Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik Briket

(1)

PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN

TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK

SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP

KARAKTERISTIK BRIKET

SKRIPSI

Oleh

130425014

FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(2)

PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN

TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK

SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP

KARAKTERISTIK BRIKET

SKRIPSI

Oleh

FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI

130425014

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP

KARAKTERISTIK BRIKET

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku.

Medan, Februari 2016

NIM 130425014

(4)

(5)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Perbandingan Tempurung Kelapa dan Eceng Gondok serta Variasi Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik Briket”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Politeknik Teknologi Kimia Industri. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai briket yang dibuat dari eceng gondok dan tempurung kelapa dengan menggunakan perekat tapioka untuk menghasilkan karakteristik briket yang terbaik serta meningkatkan nilai ekonomi eceng gondok dan tempurung kelapa untuk dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi alternatif.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia

meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

2. Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT dan bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D

selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.

3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator penelitian.

4. Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

(6)

Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Februari 2016 Penulis

(7)

DEDIKASI

(8)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Firman Abednego Sarwedi Sibarani NIM : 130425014

Tempat/tgl lahir : Sei Putih, 03 Oktober 1992 Nama orang tua : V. Sibarani

Alamat orang tua :

Perumahan Pondok Melati, Dusun II Sei Putih Asal Sekolah:

 SD Negeri 101972 Kotangan tahun 1998-2004

 SMP Swasta YPAK Galang tahun 2004-2007

 SMA Methodist Lubuk Pakam tahun 2007-2010

 Pendidikan Teknologi Kimia Industri 2010-2013 Pengalaman Organisasi :

 PERKANTAS Medan periode 2010-2013

 PEMA PTKI periode 2012-2013 Artikel yang telah dipublikasikan:

(9)

ABSTRAK

Ketersediaan sumber energi tak terbarukan yang mulai terbatas menjadi masalah yang cukup serius bagi masyarakat. Untuk itu perlu diupayakan penggunaan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui diantaranya berasal dari biomassa. Salah satu bahan bakar yang berasal dari biomassa adalah briket. Pada penelitian ini biomassa yang digunakan adalah eceng gondok dan tempurung kelapa. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan briket dengan nilai kalor tertinggi dan untuk mendapatkan briket dengan kualitas yang baik dari variasi ukuran partikel dan variasi ukuran berat antara eceng gondok dan tempurung kelapa. Perbandingan antara eceng gondok dan tempurung kelapa pada penelitian ini adalah 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 dengan variasi ukuran partikel sebesar 10 mesh, 42 mesh, dan 60 mesh serta menggunakan perekat tapioka 10% dari berat bahan baku. Hasil pengukuran pada penelitian ini dibandingkan dengan parameter mutu berdasarkan SNI, standar Jepang, Inggris, dan Amerika. Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa komposisi briket yang terbaik diperoleh pada campuran eceng gondok dan tempurung kelapa pada perbandingan 1:4 dengan ukuran partikel 60 mesh yaitu dengan nilai kalor tertinggi sebesar 6.851,3311 kal/gr, kadar abu terendah 8,1918%, kadar air terendah 1,0140%, kadar zat menguap 13,7890%, nilai kerapatan 0,9836 gr/cm3, laju pembakaran 2,9x10-3 gr/detik dan kuat tekan 11,3234 kg/cm2. Hasil ini telah memenuhi SNI, standar Jepang, Inggris, dan Amerika, sedangkan untuk kuat tekan briket hanya memenuhi standar Inggris.

(10)

ABSTRACT

The availability of unrenewable energy sources is limited, that become a serious problems to community. It is necessary to use alternative sources of renewable energy from biomass. One of fuel derived from biomass is briquette. In this research the biomass use water hyacinth and coconut shell. The purpose of this study is to get briquettes with high calorific value and to obtain briquettes with good quality of variations in particle size and size variation in weight between hyacinth and coconut shell. Comparison between hyacinth and coconut shell in this study is 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4 with variations in particle size of 10 mesh, 42 mesh and 60 mesh, and using an adhesive tapioca 10% of the weight of raw material. The ratios of water hyacinth and coconut shell in this research are such as 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 with variation of 5%, 10%, and 15% of the raw materials. The results of measurement in this research was compared to the quality parameters such as SNI, Japan standard, British, and America. From this research are known that the ideal composition of briquette obtained in a mixture of water hyacinth and coconut shell at a ratio of 1:4 with particle size 60 mesh such as with the highest calorific value of 6.851,3311 cal/g, the lowest ash content of 8,1918%, 1,0140% low water levels, levels of substance evaporates 13,7890%, the value of density 0.9836 g/cm3, the firing rate 2,9x10 -3 g/sec and the compressive strength 11,3234 kg/cm2. The results are in accordance SNI, Japan standard, British, and America, while the compression pressure of briquette only accordance British standard.

(11)

DAFTAR ISI

Halaman

PRAKATA i

DEDIKASI iii

RIWAYAT HIDUP PENULIS iv

ABSTRAK v

DAFTAR ISI vi

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BABI PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 ENERGI TERBARUKAN

2.1.1 Karakteristik Energi Terbarukan 2.1.2 Keunggulan Energi Terbarukan

6 6 7

2.2 BIOMASSA 7

2.3 BIOARANG DAN BRIKET BIOARANG 2.3.1 Bioarang

2.3.2 Briket Bioarang

2.3.2.1 Proses Pembuatan Briket

2.3.2.2 Parameter Kualitas Briket

(12)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 20

Prosedur Pembuatan Briket Arang Prosedur Analisa Proksimat

3.4.3.1 Pengujian Nilai Kalor

3.4.3.2 Pengujian Kadar Abu

3.4.3.3 Pengujian Kadar Air

3.4.3.4 Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap

Prosedur Pengujian Kerapatan Prosedur Pengujian Kekuatan Tekan

Prosedur Analisa Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran 22

Flowchart Pembuatan Arang

Flowchart Pembuatan Briket Arang

Flowchart Analisa Proksimat

3.5.3.1 Flowchart Pengujian Nilai Kalor

3.5.3.2 Flowchart Pengujian Kadar Abu

3.5.3.3 Flowchart Pengujian Kadar Air

3.5.3.4 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap

Flowchart Pengujian Kerapatan Briket

Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan

Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran

26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 BRIKET YANG DIPEROLEH 35

(13)

4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9

KADAR ABU KADAR AIR

KADAR ZAT MENGUAP

KERAPATAN BRIKET (DENSITAS) KEKUATAN TEKAN

LAJU PEMBAKARAN ANALISIS EKONOMI

37 39 41 42 44 46 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 50

5.1 KESIMPULAN 50

5.2 SARAN 51

DAFTAR PUSTAKA 52

(14)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Tipe-tipe Biomassa 7

Gambar 2.2 Briket Bioarang 9

Gambar 2.3 Eceng Gondok 12

Gambar 2.4

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Arang 26

Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Briket Arang 27

Gambar 3.3 Flowchart Pengujian Nilai Kalor 29

Gambar 3.4 Gambar 3.5

Flowchart Pengujian Kadar Abu

Flowchart Pengujian Kadar Air

30 31 Gambar 3.6 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap 31 Gambar 3.7 Flowchart Pengujian Kerapatan Briket 32 Gambar 3.8 Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan 32 Gambar 3.9

Gambar 3.10

Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran

Flowchart Penelitian

33 34

Gambar 4.1 Briket Hasil Penelitian 35

Gambar 4.2 Nilai Kalor 36

Gambar 4.3 Nilai Kadar Abu 38

Gambar 4.4 Gambar 4.5

Nilai Kadar Air

Nilai Kadar Zat Menguap

40 41 Gambar 4.6 Nilai Kerapatan (Densitas) Briket 43

Gambar 4.7 Nilai Kuat Tekan Pada Briket 44

Gambar 4.8 Nilai Laju Pembakaran 46

Gambar L3.1 Eceng Gondok Yang Telah Dikeringkan 63 Gambar L3.2 Tempurung Kelapa Yang Telah Dikeringkan 63

Gambar L3.3 Eceng Gondok Hasil Karonisasi 63

Gambar L3.4 Tempurung Kelapa Hasil Karbonisasi 63

(15)

Gambar L3.6 Screening Dengan Vibrator 64

Gambar L3.7 Arang Hasil Ayakan 64

Gambar L3.8 Perekat Tapioka 65

Gambar L3.9 Pencampuran Arang Dengan Perekat 65

Gambar L3.10 Pencetakan Briket 65

Gambar L3.11 Pengempaan Briket 65

Gambar L3.12 Pengeringan Briket 66

Gambar L3.13 Briket Yang Diperoleh 66

Gambar L3.14 BombCalorimeter 66

Gambar L3.15 Gambar L3.16

Penimbangan Sampel Pemanasan Dengan Furnace

67 67

Gambar L3.17 Pendinginan Dalam Desikator 67

Gambar L3.18 Penimbangan Sampel Setelah Dipanaskan 67

Gambar L3.19 Penimbangan Sampel 68

Gambar L3.20 Pemanasan di Oven 68

Gambar L3.22 Penimbangan Sampel yang Telah Dikeringkan 68

Gambar L3.24 Pemanasan Pada Furnace 69

Gambar L3.26 Gambar L3.27

Penimbangan sampel Setelah Dipanaskan Penimbangan Briket

69 70

Gambar L3.28 Pengukuran Dimensi 70

Gambar L3.30 Pembakaran Briket 70

Gambar L3.31 Penekanan Briket 71

Gambar L3.32 Hasil Penekanan 71

Gambar L4.1 Furnace 72

Gambar L4.2 Hammer Mill 72

Gambar L4.3 Screening 73

Gambar L4.4 Neraca Analitis 73

(16)

Gambar L4.6 Oven 74

(17)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Variasi Ukuran Partikel dengan Rasio Perbandingan Bahan Baku

Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa 5

Table 2.1 Standar Mutu Briket Arang Menurut SNI dan Beberapa Negara 12

Table 2.2 Kandungan Tanaman Eceng Gondok 13

Tabel 2.3 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa 15

Tabel 2.4 Perbandingan Sifat Antara Tempurung Kelapa dan Arangnya 16

Table 2.5 Kompisisi Kimia Pati 19

Tabel 3.1

Perhitungan Biaya Bahan Baku Waktu Karbonisasi

Perhitungan Kebutuhan Listrik Perbandingan Bahan Bakar

21 47 48 48 49

Tabel L1.1 Data Pengamatan Nilai Kalor 55

Tabel L1.2 Data Pengamatan Nilai Kadar Abu 55

Tabel L1.3 Tabel L1.4

Data Pengamatan Nilai Kadar Air

Data Pengamatan Nilai Kadar Zat Menguap

56 56 Tabel L1.5

Tabel L1.6 Tabel L1.7

Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket Data Pengamatan Kuat Tekan

Data Pengamatan Laju Pembakaran

(18)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA PENGAMATAN HASIL PENELITIAN 55

L1.1 Data Pengamatan Nilai Kalor 55

L1.2 Data Pengamatan Kadar Abu 55

L1.3 L1.4

Data Pengamatan Kadar Air

Data Pengamatan Kadar Zat Menguap

56 56 L1.5 Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket 57 L1.6 Data Pengamatan Nilai Kuat Tekan 57 L1.7 Data Pengamatan Laju Pembakaran 58

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 59

L2.1 Perhitungan Kadar Abu 59

L2.2 Perhitungan Kadar Air 59

L2.3 Perhitungan Kadar Zat Menguap 60

L2.4 Perhitungan Kerapatan Pada Briket 61

L2.5 Perhitungan Kuat Tekan 61

L2.6 Perhitungan Laju Pembakaran 62

LAMPIRAN 3 GAMBAR PENELITIAN 63

L3.1 Penyiapan Dan Karbonisasi Bahan Baku 63

L3.2 Pembuatan Briket 65

L3.3 Analisis Karakteristik Kualitas Briket 66 L3.3.1 Pengujian Nilai Kalor

L3.3.2 Pengujian Kadar Abu L3.3.3 Pengujian Kadar Kadar Air L3.3.4 Pengujian Kadar Zat Menguap L3.3.5 Pengujian Kerapatan

L3.3.6 Pengujian Laju Pembakaran L3.3.7 Pengujian Kuat Tekan

(19)

LAMPIRAN 4 SPESIFIKASI PERALATAN 72

L4.1 Furnace 72

L4.2 Hammer Mill 72

L4.3 Screening 73

L4.4 Neraca Analitis 73

L4.5 Tensile Test 74

L4.6 Oven 74

(20)

DAFTAR SINGKATAN

pH PTKI SNI

Power of Hdrogen

(21)

DAFTAR SIMBOL

SIMBOL KETERANGAN DIMENSI

A Berat Abu gram Berat Sampel Awal