Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 Page 47
PENGARUH SUHU SERTA KOMPOSISI
CAMPURAN ARANG JERAMI PADI DAN
BATUBARA SUBBITUMINUS PADA
PEMBUATAN BRIKET BIOARANG
Reesi Muharyani*, Dina Pratiwi, Faisol Asip Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662
Abstract
A rice straw has a big potential and could be used as a raw material bio coal briquette make. The objective of this research is for improving the quality of rice straws with mixed subbituminus coal which carbonated, in order to get the optimal composition of bio coal briquette. The variables used in this research are the carbonated of temperature (400 - 600 0C) and the composition rice straws charcoal and sago powder. The optimal carbonated temperature was obtained of rice straws 500 0C during 15 minutes and subbituminus coal was 550 0C during 45 minutes. The result showed that the mixing between rice straws and subbituminus coal has a big influence to the calorific value of bio coal briquette which is = 5117.86 cal/g, inherent moisture = 4.89%, ash contain = 16.94%, volatile matter = 24.65% and fixed carbon = 53.52%. Overall the quality of briquette from rice straws and subbituminus coal was good enough, so it can be used as an alternative fuel.
Keywords: bio coal briquette, rice straw, subbituminus coal
Abstrak
Limbah jerami padi memiliki potensi yang cukup besar dan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan briket biocoal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan kualitas jerami padi dengan pencampuran batubara Subbituminus yang telah dikarbonisasi. Sehingga didapatkan komposisi yang optimal sebagai briket biocoal. Variabel yang digunakan dalam penelitian ini yaitu variasi suhu pada saat karbonisasi bahan baku (400 – 6000C) serta variasi komposisi antara arang jerami padi, arang batubara Subbituminus dan juga perekat tepung sagu. Berdasarkan penelitian yang dilakukan suhu karbonisasi optimal untuk Jerami Padi adalah 500oC selama 15 menit dan batubara Subbituminus adalah 550oC selama 45 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pencampuran jerami padi dengan batubara Subbituminus sangat berpengaruh terhadap nilai kalor briket biocoal yang dihasilkan = 5117,86 cal/gr, kadar air lembab = 4,89%, kadar abu = 16,94%, kadar zat terbang = 24,65% serta karbon tetap = 53,52%. Secara keseluruhan kualitas briket biocoal dari jerami padi dan batubara Subbituminus ini cukup baik, sehingga dapat dijadikan bahan bakar alternatif.
Kata Kunci:briket bioarang, jerami padi, batubara subbituminus
1. PENDAHULUAN
Menipisnya cadangan minyak bumi dapat mengganggu aktifitas kehidupan manusia. Untuk mengatasi masalah tersebut maka timbul suatu pemikiran untuk mencari dan mengembangkan sumber energi baru yang murah dan memungkinkan untuk dikembangkan secara massal dalam waktu yang relatif singkat. Sumber energi yang layak dikembangkan sebagai pengganti minyak bumi adalah batubara, karena cadangan batubara dunia sangat besar dan penyebarannya merata. Indonesia sendiri
mempunyai potensi sumber daya batubara yang cukup besar, jumlahnya sekitar 61,366 miliar ton.
Page 48 Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 disebut dengan sebutan Bioarang. Biomassa
mempunyai kandungan zat terbang yang tinggi, maka biomassa mempunyai keunggulan relatif mudah dinyalakan.
Biomassa
Biomassa merupakan produk fotosintesa, yaitu butir – butir hijau daun yang bekerja sebagai sel surya, menyerap energi menjadi senyawa karbon (C), hidrogen (H2) dan oksigen (O2). Biomassa sebenarnya dapat digunakan secara langsung sebagai sumber energi panas, sebab biomassa tersebut mengandung energi yang dihasilkan dalam proses fotosintesis.
Biomassa yang digunakan secara langsung sebagai bahan bakar kurang efisien. Oleh karena itu, energi biomassa harus diubah dulu menjadi energi kimia yang disebut bioarang. Bioarang inilah yang memilki nilai kalori lebih tinggi serta bebas polusi bila digunakan sebagai bahan bakar.
Jerami Padi
Jerami padi merupakan limbah pertanian terbesar di Indonesia. Jumlahnya sekitar 20 juta per tahun. Banyaknya jerami padi yang belum dimanfaatkan secara optimal mendorong para peneliti mengembangkan potensi jerami padi menjadi sesuatu yang mempunyai nilai ekonomi tinggi.
Tabel 1. Komponen yang ada dalam jerami padi
Komponen Kandungan
Selulosa
Batubara adalah bahan bakar hidrokarbon padat yang terjadi dari tumbuh-tumbuhan dalam kondisi bebas oksigen yang berlangsung pada tekanan serta temperatur tertentu pada waktu yang cukup lama.
Parameter Kualitas Batubara
1. Kadar Air Lembab (IM)
Kadar Air Lembab (IM) yaitu kandungan air bawaan setelah contoh dikondisikan diruang pengujian laboratorium.
2. Kadar Abu (Ash)
Kadar Abu (Ash) adalah zat organik yang dihasilkan setelah batubara dibakar. Kadar abu dapat dihasilkan dari pengotoran bawaan dalam proses pembentukan batubara maupun pengotoran yang berasal dari proses penambangan.
3. Zat Terbang (VM)
Kadar Zat Terbang (VM) adalah zat aktif yang menghasilkan energi panas apabila batubara tersebut dibakar. Umumnya terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar seperti Hidrogen, Karbon Monoksida (CO) dan Metan (CH4). Volatile Matter sangat erat kaitannya dengan rank batubara, makin tinggi kandungan VM makin rendah kelasnya. Dalam pembakaran batubara dengan VM tinggi akan mempercepat pembakaran karbon tetap (Fixed Carbon/FC). Sebaliknya bila VM rendah mempersulit proses pembakaran.
4. Karbon Tetap (FC)
Kadar Karbon Tetap (FC) adalah karbon yang terdapat dalam batubara yang berupa zat padat / karbon yang tertinggal sesudah penentuan nilai zat terbang (VM). Melalui pengeluaran zat terbang dan kadar air, maka karbon tertambat secara otomatis sehingga akan naik. Dengan begitu makin tinggi nilai karbonnya, maka peringkat batubara meningkat.
5. Nilai Kalor (CV)
Nilai Kalor (CV) adalah penjumlahan dari harga-harga panas pembakaran unsur-unsur pembentuk batubara.
Batubara Subbituminus
Subbituminus merupakan kelas batubara yang paling banyak ditambang di Indonesia. Subbituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan kelas bituminus dan antrasit.
Tepung Sagu
Jenis tepung kualitasnya beragam tergantung pada pemakaiannya. Khusus untuk pembuatan briket dipilih yang mempunyai viskositas atau kekentalan yang tinggi.
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 Page 49 Briket Bioarang
Briket Bioarang merupakan briket campuran dari batubara dengan biomassa (limbah industri, pertanian, perkebunan, yang mengandung unsur karbon misalnya, limbah industri perkayuan, sekam padi, tempurung kelapa, cangkang sawit, jerami padi, dll).
Tabel 3. Standar Nilai Briket Bioarang Analisa Standar Nilai
Briket
Nilai Kandungan air total
Abu Daya tahan banting Ukuran ( PxLxT ) Berat butir Komposisi kimia : Karbon ( C ) Karbon monoksida (CO) Asap
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan antara lain: muffle furnace, ayakan, alat pencetak briket Specimen Mount Press, oven, neraca analitik dan peralatan pendukung lainnya. Bahan yang digunakan antara lain: batubara subbituminus, jerami padi
, tepung sagu, aquadest dan NaOH. Pengambilan Bahan Baku
Batubara subbituminus diambil dari daerah tambang PT. Bukit Asam (Persero), Tanjung Enim Sumatera Selatan, sedangkan bahan baku Jerami Padi diambil dari daerah persawahan desa Ibul Besar 3 Kec. Pamulutan Ogan Ilir, Sumatera Selatan.
Proses Karbonisasi (Pengarangan)
Karbonisasi Jerami padi
1. Memotong jerami padi atau batang padi hingga ukuran kecil.
2. Memasukkan batang jerami padi yang telah potong ke dalam furnace dengan temperatur 400-600 oC selama 15 menit.
3. Menghaluskan hasil karbonisasi. Karbonisasi Batubara
1. Menghaluskan sampel batubara hingga ukuran 3 mm.
2. Memasukkan sampel batubara ke dalam furnace untuk proses karbonisasi dengan temperatur 400-600 oC selama 45 menit . 3. Menghaluskan hasil karbonisasi. Pencampuran dan Pembentukan
Batubara subbituminus dan jerami padi yang telah dikarbonisasi kemudian diayak menggunakan alat Sieving, yang bertujuan untuk mendapatkan keseragaman ukuran bahan baku, yaitu ukuran diameter 20 mesh untuk batubara yang telah dikarbonisasi dan ukuran 20 mesh untuk jerami padi yang telah dikarbonisasi. 1. Proses Pencampuran
Batubara hasil karbonisasi dan jerami padi yang telah diayak selanjutnya dicampur dengan persen perbandingan 55:35:10, 60:30:10, 65:25:10, 70:20:10, 75:15:10, 80:10:10, dan 85:05:10. Setelah adonan bahan perekat jadi lalu dicampur dengan campuran batubara dan biomassa yang telah dikarbonisasi. Caranya yaitu mengambil bahan perekat berupa sagu kemudian diencerkan dengan air dan NaOH. Setelah ini membuat adonan berupa campuran antara arang Jerami Padi dan batubara Subbituminus dengan perekat sagu.
2. Pencetakkan Adonan
Adonan yang telah dicampur kemudian dimasukkan kedalam cetakan silinder, lalu dikempa menggunakan alat pres hidroulik. 3. Pengeringan Briket Biocoal
Briket yang telah dicetak kemudian dikeringkan dengan cara di oven pada suhu 45-50 oC selama ± 2 jam.
Pengujian Mutu Briket Bioarang Pengujian mutu briket bioarang meliputi: 1. Analisa Kadar Air Lembab (Inherent
Moisture)
2. Analisa Kadar Zat Terbang (Volatile Matter) 3. Analisa Kadar Abu (Ash)
Page 50 Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 Gambar 1. Diagram Proses Pembuatan Briket
Bioarang
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan briket bioarang terdiri dari campuran batubara subbituminus dan jerami padi serta bahan perekat berupa tepung sagu. Analisa awal bahan baku bertujuan untuk mengetahui karakteristik dari bahan baku sebelum digunakan untuk pembuatan briket bioarang. Data hasil analisa bahan baku yang telah dikarbonisasi dapat dilihat pada tabel 4 dan tabel 5.
Tabel 4. Data Hasil Analisa Karbonisasi Arang Jerami Padi
Tabel 5. Data Hasil Analisa Karbonisasi Arang Batubara Subbituminus
Gambar 2. Pengaruh Variasi Komposisi Briket Bioarang terhadap Nilai Kalor
Dari gambar dapat dilihat bahwa semakin tinggi kandungan batubara Subbituminus pada campuran briket bioarang, maka nilai kalor yang didapat akan semakin tinggi. Kualitas briket mengacu pada SNI harus mencapai nilai kalor 5000-6000 cal/gr, sedangkan produk briket bioarang kami yang memenuhi adalah briket bioarang pada komposisi Jerami Padi, batubara Subbituminus dan perekat dengan komposisi 55:35:10 sebesar 5117,86 cal/gr.
3000
Dicetak dengan alat pencetak briket
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 Page 51 Gambar 3. Pengaruh Variasi Komposisi
Briket Bioarang terhadap Kadar Air Lembab
Pada gambar dapat dilihat semakin tinggi persen komposisi jerami padi pada campuran briket bioarangmaka kadar air briket bioarang semakin besar, hal tersebut dikarenakan kadar air bahan baku jerami padi lebih besar dibandingkan kadar air bahan baku batubara. Kualitas briket mengacu pada SNI memiliki kadar air < 5%, sedangkan produk briket bioarang kami yang memenuhi adalah briket bioarang pada komposisi Jerami Padi, batubara Subbituminus dan perekat dengan komposisi 55:35:10 dan 60:30:10 sebesar 4,89% dan 4,95%.
Gambar 4. Pengaruh Variasi Komposisi Briket Bioarang terhadap Kadar Zat Terbang
Zat terbang adalah zat aktif yang menghasilkan energi panas apabila bahan terbakar. Zat terbang berpengaruh terhadap proses pembakaran karena semakin tinggi zat terbang maka briket bioarang akan mudah terbakar dan menyala, tetapi akan memberikan asap yang banyak. Dari gambar dapat dilihat semakin tinggi kandungan batubara
pada campuran maka kadar zat terbangnya akan semakin kecil, hal tersebut dikarenakan bahan baku batubara memiliki kadar zat terbang yang kecil, oleh karena itu ditambahkan biomassa jerami padi untuk menaikkan kadar zat terbang, agar dapat memenuhi standar nilai briket bioarang yang telah ditentukan. Kualitas briket mengacu pada SNI memiliki kadar zat terbang 20-27%, sedangkan produk briket bioarang kami yang memenuhi adalah briket bioarang pada komposisi Jerami Padi, batubara Subbituminus dan perekat dengan komposisi 55:35:10, 60:30:10, dan 65:25:10 sebesar 24,65%; 25,305; dan 26,75%.
Gambar 5. Pengaruh Variasi Komposisi Briket Bioarang terhadap Kadar Abu
Briket mempunyai kandungan zat anorganik yang dapat ditentukan jumlahnya sebagai berat tinggal apabila briket dibakar. Zat tinggal inilah yang disebut abu. Kadar abu akan mempengaruhi nilai kalor yang akan dihasilkan, yaitu apabila kadar abu cukup tinggi maka akan menyulitkan penyalaan serta akan terbentuknya kerak pada peralatan pembakaran. Dari gambar dapat dilihat semakin tinggi persen komposisi jerami padi pada campuran maka kadar abu akan semakin tinggi, hat tersebut dikarenakan bahan baku jerami padi memiliki kadar abu yang lebih tinggi dibandingkan dengan batubara Subbituminus. Kualitas briket mengacu pada SNI memiliki kadar abu 14-18%, sedangkan produk briket bioarang kami yang memenuhi adalah briket bioarang pada komposisi jerami padi, batubara Subbituminus dan perekat dengan komposisi 55:35:10 sebesar 16,94%.
4,00
55:35:10 60:30:10 65:25:10 70:20:10 75:15:10 80:10:10 85:05:10
Page 52 Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 Gambar 6. Pengaruh Variasi Komposisi
Briket Bioarang terhadap Karbon Tetap
Karbon tetap adalah karbon yang tertinggal yang berupa zat padat atau karbon yang tertinggal sesudah penentuan nilai zat terbang. Dari gambar dapat dilihat bahwa semakin tinggi kandungan batubara subbituminus pada campuran briket bioarang, maka karbon tetap yang didapat akan semakin tinggi, Kualitas briket mengacu pada SNI memiliki kadar karbon tetap 50-60%, sedangkan produk briket bioarang kami yang memenuhi adalah briket bioarang pada komposisi Jerami Padi, batubara Subbituminus dan perekat dengan komposisi 55:35:10 dan 60:30:10 sebesar 53,52% dan 51,58%.
Gambar 7. Pengaruh Variasi Komposisi Briket Bioarang terhadap Panas Api Briket.
Dari gambar dapat dilihat bahwa semakin tinggi kandungan jerami padi dalam campuran briket
biocoal maka briket tersebut akan semakin cepat menyala dan lama waktu penyalaannya yaitu 3 menit 28 detik. Hal tersebut dikarenakan kadar zat terbang jerami padi lebih tinggi dibandingkan zat terbang batubara.
4. KESIMPULAN
1. Jerami Padi sebagai biomassa dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan briket bioarang untuk alternatif pengganti bahan bakar lain seperti kerosin. 2. Dari semua produk briket bioarang yang
dihasilkan, yang memenuhi acuan nilai briket SNI adalah komposisi campuran 55:35:10, karena produk briket bioarang ini memiliki karbon tetap 53,52%; kadar zat terbang 24,65%; kadar air lembab 4,89%; kadar abu 16,94%; nilai kalor 5117,86 cal/gr. Kadar zat terbang juga mempengaruhi waktu penyalaan, dimana semakin tinggi kadar zat terbang dalam suatu bahan, maka proses penyalaan akan semakin cepat.
3. Temperatur karbonisasi optimal untuk arang dari jerami padi adalah 5000C selama 15menit dan temperatur karbonisasi optimal batubara Subbituminus adalah 5500C selama 45 menit. Karena pada temperatur ini jerami padi dan batubara Subbituminus mempunyai nilai kalor yang lebih tinggi daripada temperatur karbonisasi yang lain, sehingga jerami padi pada temperatur 5000C dan batubara Subbituminus pada temperatur 5500C dijadikan bahan baku pembuatan briket bioarang.
4. Penambahan arang batubara subbituminus pada arang jerami padi yang sebelumnya mempunyai nilai kalor rendah, maka akan meningkatkan nilai kalor pada pembuatan briket bioarang.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2007. (http;//www.ptba.co.id, diakses 2 Desember 2010)
Anonim. 2008. Briket Batubara Wikipedia Indonesia, (http://www.Batubara Wikipedia .htm, diakses 11 Oktober 2010) Anonim. 2009. Biomassa. (http://www.
bab8_Energi Biomassa.pdf, diakses 20 Oktober 2010)
Anonim. 2010. Potensi Batubara di Sumatera Selatan, (http://www.aspindo-imsa.or.id, diakses 9 November 2010)
Biro Pusat Statistik . 2004. (http://www.bps.go.id, diakses 28 Oktober 2010)
30 40 50 60
55:35:10 60:30:10 65:25:10 70:20:10 75:15:10 80:10:10 85:05:10
Kar
55:35:10 60:30:10 65:25:10 70:20:10 75:15:10 80:10:10 85:05:10
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 18, Januari 2012 Page 53 Bisman, S dan Thoufiq. 2009. Proses
Pembentukan Batubara. Jakarta : Gramedia.
Budiono, C. 2003. Penentuan Kualitas Briket Batubara, diakses 7 Januari 2011)
Dinas Perindustrian, Standar Nasional Indonesia. SNI No. 047 Tahun 2006.
Hasmoro, Edi. 2006. Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi Tempurung Kelapa Terhadap Kualitas Briket Arang dengan Proses Pirolisis, (http://etd.ugm,ac,id/, diakses 28 Desember 2010)
Hawaria. 2000. Pengaruh Volatile Matter (Zat Terbang) Briket Batubara Pada Pembakarannya, (http://digilib.ui.ac.id, diakses 15 Februari 2011)
Herbawamurti., Tri Esti. 2000. Pengaruh Pemakaian Tanah Liat/Clay Pada Karakteristik Briket Batubara, (http://digilib.ui.ac.id, diakses 20 Februari 2011)
Kadir, A. 1995. Energi : Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik, Potensi Ekonomi. Cet.1. Edisi kedua/revisi. Jakarta : Universitas Indonesia (UI-Press).
Kurniawan, Oswan dan Mariono. 2008.
Superkarbon Bahan Bakar Alternatif. Jakarta : Penebar Swadaya.
Maulana, Rudi. 2008. Pembuatan Briket Batubara. Palembang : Jurusan Teknik Kimia Polsri.
Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral. 2006.
Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral No. 047/Tahun 2006,
(http://www. permen.co.id, diakses 21 September 2010)
Nursyiwan dan Nuryetti. 2005. Pembuatan Briket Arang dari Serbuk Gergaji. Jakarta : LIPI.
Sabretooth23. 2009. Pengetahuan Umum Tentang Batubara, (http://www.blog. press.com, diakses 12 Desember 2010) Safan. 2008. (http://safan.wordpress.com,
diakses 14 November 2010)
Sartono. 1980. Parameter Mutu dan Kualitas Batubara dalam Analisa Proximate dan Ultimate. Yogyakarta : Universitas Gajah Mada.
Sudrajat. 1982. Produksi Arang dan Briket Arang serta Prospek Pengusahaannya. Bogor: Pusat Penelitian dan Pengembangan kehutanan Departemen Pertanian.
Suyitno. 2007. Potensi Biomassa, (http://suyitno. uns.ac.id, diakses 10 September 2010) Widowati, Tri. 2003. Pembuatan Arang Aktif
