Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Indonesia.

(1)

Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

ANALISIS KARATERISTIK PEMBAKARAN BRIKET ARANG LIMBAH

INDUSTRI KELAPA SAWIT dengan VARIASI BAHAN PEREKAT

(BINDER) KANJI dan TAR MENGGUNAKAN METODE

THERMOGRAVIMETRI ANALYSIS (TGA)

Novi Caroko

1, a *

, Wahyudi

2,b

dan Edy Wahyu Utomo

3,c

1,2,3_{Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Indonesia} a_{novicaroko@yahoo.co.id}

Abstrak

Kondisi cadangan energi di Indonesia khususnya energi fosil (minyak bumi dan batubara) semakin hari semakin menipis. Salah satu c a r a untuk mengatasi krisis permasalahan energi tersebut adalah dengan pengembangan energi alternatif yang bersifat terbarukan. Biomassa merupakan salah satu bahan bakar alternatif terbarukan yang pontensial untuk dikembangkan di Indonesia. Contoh biomassa adalah cangkang, serat dan tandan kosong Kelapa Sawit yang merupakan limbah dari industri minyak Kelapa Sawit. Dalam penelitian ini limbah industri minyak Kelapa Sawit tersebut dilakukan proses pirolisis untuk mendapatkan arang/char dan tar sebagai salah satu bahan

binder. Arang dihancurkan terlebih dahulu hingga lolos ukuran 20 mesh, kemudian serbuk arang

tersebut dibuat briket dengan tekanan pembriketan 200 kg/cm2 dan persentase binder 10%. Variasi

binder yang digunakan adalah kanji, tar dan paduan antara kanji dan tar. Pengujian karakteristik

pembakaran dilakukan dengan menggunakan metode termogravimetri analisys (TGA). Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan bahwa peningkatan persentase kadar air akan berakibat menurunnya persentase kadar fixed carbon pada briket tersebut. Hal ini akan berakibat menurunnya nilai ITVM (Initiation Temperature of Volatile

Matter), ITFC (Initiation Temperature of Fixed Carbon), PT (Peak of weight loss Temperature),

BT (Burning out Temperature) dan meningkatnya nilai energi aktivasi (Ea) yang mengkibatkan semakin lamanya waktu pembakaran.

Kata kunci : Binder, Biomassa, Briket, BT, Energi aktivasi, ITFC, ITVM, Limbah Padat Industri

Minyak Kelapa Sawit, PT, Thermogravimetri Analysis.

Pendahuluan

Semakin pesatnya era globalisasi berbanding lurus dengan penggunaan energi di dunia, sehingga hal ini berdampak terjadinya krisis energi. Dampak krisis energi di Indonesia terlihat dari kian mahalnya harga energi minyak bumi seperti minyak tanah, bensin dan solar. Kenaikan harga minyak bumi mejadi masalah besar bagi pemerintah karena akan menaikkan biaya subsidi menjadi sekitar Rp. 50 Trilyun (Wahyuni, 2013). Selain dampak tersebut, kenaikan harga minyak juga berakibat munculnya permasalahan di masyarakat berupa juga ikut

meningkatnya harga-harga kebutuhan pokok sehari-hari.

Cangkang, serat dan tandan kosong merupakan limbah padat pabrik pengolahan minyak Kelapa Sawit (PMKS), limbah tersebut termasuk biomassa yang keberadaannya belum termanfaatkan secara optimal.

Melihat limbah padat industri minyak Kelapa Sawit yang belum termanfaatkan sepenuhnya, maka timbul pemikiran untuk mengolah limbah industri minyak Kelapa Sawit tersebut menjadi bahan bakar padat atau biobriket sebagai salah satu bahan bakar

(2)

alternatif. Pada pengujian limbah industri minyak Kelapa Sawit untuk dijadikan bahan bakar alternatif ini akan dikaji mengenai pengaruh penggunaan perekat kanji, tar dan campuran kanji+tar terhadap karakteristik pembakaran briket arang limbah industri minyak Kelapa Sawit meliputi lama waktu pembakaran, n i l a i Initiation Temperature of

Volatile Matter (ITVM), Initation

Temperature of Fixed Carbon (ITFC), Peak of weight loss rate Temperature (PT), Burning out Temperature (BT) dan energi

aktivasi (E) dengan menggunakan metode

Thermogravimetri Analysis (TGA). Dari hasil

penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan bahan bakar alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan.

Metodologi

Gambar 1. Diagram alir penelitian. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah padat industri minyak Kelapa Sawit yang terdiri dari cangkang, tandan kosong dan serat Kelapa Sawit,seperti terlihat pada gambar 2.

(a) (b)

(c)

Gambar 2. Limbah Industri Kelapa Sawit. (a). Cangkang, (b). Serat dan (c). Tandan kosong.

Dari bahan yang telah tersedia selanjutnya dilakukan penimbangan dan selanjutnya dilakukan pengarangan

Penimbangan dan pengayakan arang A A Pengolahan data Kesimpulan Selesai Pengujian Spesimen:

 Pengujian menggunakan metode thermogravimetri analisis.

 Temperatur awal pembakaran 27o_{C (suhu} lingkungan)

 Hasil pengujian berupa data pengurangan massa dan kenaikan temperatur

Pengumpulan bahan :

 Limbah Kelapa Sawit

 Tepung kanji

Belum

Apakah pirolisis dan pembuatan Tar sudah sesuai ?

Sudah Penimbangan bahan

Penimbangan arang

Mulai

Pembuatan spesimen uji :

 Penimbangan sampel

 Variasi bahan perekat: kanji, tar, dan kanji+tar

(3)

(pirolisis). Hasil akhir proses pirolisis yaitu berupa arang dan tar. Berikut adalah skema instalasi pirolisis yang digunakan.

Gambar 3. Skema instalasi pirolisis. Arang dari proses pirolisis selanjutnya dihancurkan dan diayak dengan ukuran 20 mesh. Proses selanjutnya adalah pembuatan briket arang dengan mencampurkan bahan baku dengan bahan perekat dengan berat sempel ± 3 g, dimana persentase bahan perekat 10% dari berat total sempel. Bahan baku yang telah tercampur rata dimasukan ke dalam cetakan yang berbentuk silinder dengan diameter 1,5 cm dan tinggi 3 cm, kemudian dilakukan pengepresan dengan tekanan 200 kg/cm2 dan didiamkan selama 2 menit. Setelah itu briket arang dikeluarkan dari cetakan.

Gambar 4. Briket arang

Setelah proses pembriketan, langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian pembakaran menggunakan metode

thermogravimetri analysis (TGA), dimana

temperatur awal yang digunakan adalah suhu ruangan. Hasil dari pengujian berupa data pengurangan massa dan kenaikan temperatur selama proses pembakaran. Skema instalasi peralatan uji pembakaran dapat dilihat pada gambar 5.

Gambar 5. Skema instalasi peralatan uji pembakaran

Hasil

a. Pengaruh perekat terhadap lamanya waktu pembakaran

Gambar 6. Pengaruh variasi perekat terhadap lama waktu pembakaran.

Pada Gambar 6. di atas dapat diketahui bahwa lama waktu pembakaran memiliki tren linier yang meningkat seiring dengan peningkatan nilai kadar airnya. Hal ini dimungkinkan karena kandungan air pada briket arang akan menghambat proses pembakaran briket.

b. Pengaruh variasi perekat terhadap besarnya nilai ITVM

(4)

Gambar 7. Pengaruh perekat terhadap nilai ITVM.

Berdasarkan Gambar 7 dapat diketahui bahwa nilai ITVM memiliki tren linier yang menurun, hal ini kemungkinan dipengaruhi oleh meningkatnya kandungan Volatile Matter pada briket arang. Sehingga semakin

tinggi kandungan volatile matter maka akan semakin menurunkan nilai ITVM.

c. Pengaruh variasi perekat terhadap nilai ITFC

Gambar 8. Pengaruh variasi perekat terhadap nilai ITFC.

Dari Gambar 8 dapat diketahui bahwa grafik ITFC memiliki tren linier yang menurun, dimana briket dengan perekat kanji memiliki temperatur ITFC tertinggi diikuti briket oleh perekat campuran dan perekat tar. Tingginya nilai ITFC dipengaruhi oleh kandungan

volatile matter dan fixed carbon, dimana

semakin tinggi nilai kandungan volatile matter maka kandungan fixed carbon akan

semakin rendah, sehingga nilai ITFC akan semakin rendah.

d. Pengaruh perekat terhadap besarnya nilai PT

Gambar 9. Pengaruh perekat terhadap nilai PT.

Dari Gambar 9 dapat diketahui bahwa nilai PT memiliki tren linier yang menurun dimana briket arang dengan perekat kanji memiliki nilai PT tertinggi dibandingkan briket dengan perekat tar dan campuran. Tingginya nilai PT pada perekat kanji dimungkinkan karena tingginya kandungan fixed carbon pada briket. Sehingga dapat diketahui bahwa semakin tinggi kandungan fixed carbon pada suatu briket, maka nilai PTnya akan semakin tinggi.

e. Pengaruh perekat terhadap besarnya nilai BT.

Gambar 10. Pengaruh variasi perekat terhadap nilai BT.

Dari Gambar 10 dapat diketahui bahwa grafik BT menunjukkan tren linier yang menurun dimana briket arang dengan perekat kanji memiliki nilai BT tertinggi dibandingkan briket berperekat tar dan campuran. Tingginya nilai BT pada perekat kanji dimungkinkan karena pengaruhi kadar

fixed carbon, dimana semakin tinggi nilai

fixed carbon maka akan diikuti oleh semakin tingginya nilai BT.

f. Pengaruh perekat terhadap besarnya nilai energi aktivasi (Ea)

Gambar 11. Pengaruh perekat terhadap nilai Ea.

(5)

Dari Gambar 11 dapat diketahui bahwa nilai energi aktivasi memiliki tren linier meningkat, dimana briket arang dengan perekat kanji memiliki nilai energi aktivasi terendah dibandingkan briket arang dengan perekat tar dan campuran. Rendahnya nilai energi aktivasi ini kemungkinan dipengaruhi oleh nilai kandungan air pada briket arang tersebut.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa meningkatnya persentase kadar air briket arang limbah industri minyak Kelapa Sawit akan berakibat menurunnya persentase kadar fixed carbon. Hal ini akan berakibat

pada menurunnya nilai ITVM (Initiation

Temperature of Volatile Matter), ITFC

(Initiation Temperature of Fixed Carbon), PT (Peak of weight loss Temperature), BT

(Burning out Temperature) dan memperbesar nilai energi aktivasi (Ea) yang mengakibatkan semakin lamanya waktu pembakaran.

Referensi

[1]Grover, P.D. dan Misha, S.K., 1996,

Biomass Briquentting : Tecnology and Pracetices, Field Document No. 46,

FAO-Regional Wood Energy Development

Program (RWEDP) In Asia, Bangkok.

[2] Sulistyanto, A., 2006, Karakteristik

Pembakaran Biobriket Campuran Batubara Dan Sabut Kelapa. Vol 7.No.2. pp. 77-84.

[3] Wahyuni, S., 2013, Panduan Praktis