BIOMASSA
BIOMASSA
Asep Samsudin
Asep Samsudin
Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pendidikan IndonesiaUniversitas Pendidikan Indonesia Jl. Encep Kartawiria No. 176 Cimahi
Jl. Encep Kartawiria No. 176 Cimahi E-mail: koe_miz05@yahoo.com E-mail: koe_miz05@yahoo.com
ABSTRAK ABSTRAK
Konsumsi bahan bakar di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam Konsumsi bahan bakar di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri (Hambali, E., dkk, dalam Ari, 2009). Hal ini harus segera diimbangi dengan penyediaan negeri (Hambali, E., dkk, dalam Ari, 2009). Hal ini harus segera diimbangi dengan penyediaan sumber energi alternatif yang terbarukan, melimpah jumlahnya, dan murah harganya sehingga sumber energi alternatif yang terbarukan, melimpah jumlahnya, dan murah harganya sehingga terjangkau oleh masyarakat luas (Hermawan dalam Ari 2009). Briket yang dibuat adalah briket terjangkau oleh masyarakat luas (Hermawan dalam Ari 2009). Briket yang dibuat adalah briket dengan komposisi sekam padi, serbuk gergaji, cangkang kakao dan bonggol jagung yang dengan komposisi sekam padi, serbuk gergaji, cangkang kakao dan bonggol jagung yang dicampur dengan bahan perekat.
dicampur dengan bahan perekat.
Metode yang dilakukan pada penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu dengan cara Metode yang dilakukan pada penelitian ini adalah metode eksperimen, yaitu dengan cara membakar sampel briket sehingga diperoleh data antara temperatur dengan lamanya waktu membakar sampel briket sehingga diperoleh data antara temperatur dengan lamanya waktu pembakaran sampel briket. dari percobaan tersebut dapat diketahui nilai kalor, kadar air, kadar pembakaran sampel briket. dari percobaan tersebut dapat diketahui nilai kalor, kadar air, kadar
abu dan kadar volatile solid. abu dan kadar volatile solid.
A.
A. PPendahuluanendahuluan 1.
1. Latar BelakangLatar Belakang
D
Dalam Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakanalam Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional dirumuskan bahwa perlu adanya peningkatan pemanfaatan sumber energi Energi Nasional dirumuskan bahwa perlu adanya peningkatan pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan.
baru dan terbarukan.DDiperkirakan kebutuhan energi nasional akan meningkat dari 674 jutaiperkirakan kebutuhan energi nasional akan meningkat dari 674 juta SBM tahun 2002 menjadi 1680 juta SBM pada tahun 2020, meningkat sekitar 2,5 kali lipat SBM tahun 2002 menjadi 1680 juta SBM pada tahun 2020, meningkat sekitar 2,5 kali lipat atau naik dengan laju pertumbuhan rerata tahunan sebesar 5,2% (KNRT, 2006). Salah satu atau naik dengan laju pertumbuhan rerata tahunan sebesar 5,2% (KNRT, 2006). Salah satu energi terbarukan adalah biomassa. Biomassa adalah salah satu jenis bahan bakar padat energi terbarukan adalah biomassa. Biomassa adalah salah satu jenis bahan bakar padat selain batubara. Biomassa diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomassa kayu dan selain batubara. Biomassa diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomassa kayu dan bukan kayu (Borman, 1998). Mekanisme pembakaran biomassa terdiri dari tiga tahap yaitu bukan kayu (Borman, 1998). Mekanisme pembakaran biomassa terdiri dari tiga tahap yaitu
pengeringan (drying ), devolatilisasi (devolatilization), dan pembakaran arang (char combustion).
Berdasarkan Statistik Energi Indonesia (DESDM dalam Syamsiro, 2007) disebutkan bahwa potensi energi biomassa di Indonesia cukup besar mencapai 434.008 GWh.
Diperkirakan kira-kira 35% dari total konsumsi energi nasional berasal dari biomassa. Beberapa jenis limbah biomassa seperti limbah kayu, sekam padi, cangkang kakao dan bonggol jagung.Diperkirakan kira-kira 35% dari total konsumsi energi nasional berasal dari biomassa.
2. Tujuan
Adapun tujuan dalam pembuatan makalah ini yaitu:
a. untuk mengetahui komposisi briket yang terbaik
B. Metodologi
1. Bonggol Jagung
Pembuatan briket dalam penelitian bonggol jagung yang akan digunakan sebagai bahan briket yaitu dengan karbonisasi dan non karbonisasi. Peralatan yang digunakan untuk
karbonisasi pada penelitian ini adalah thermocouple sebagai pengukur suhu, drum yang terbuat dari besi sebagai reaktor karbonisasi, dan kayu sebagai bahan bakar. Proses karbonisasi dilakukan pada suhu ± 250oC.
2. Kakao
Penelitian dilakukan dengan mengeringkan cangkang kakao terlebih dahulu selama kurang lebih 3 hari. Setelah itu dihaluskan dengan penumbuk dan disaring dengan ukuran mesh 18 (Ø 1 mm). Kemudian dilakukan pembriketan 5 gram sampel berbentuk silinder dalam cetakan diameter 16 mm dan diperoleh diameter dan panjang rata-rata 16,4 dan 26 mm. Komposisi cangkang kakao dan bahan pengikat (gel dari tepung kanji) adalah 70%:30%. Pengeringan briket menggunakan oven pada suhu 50°C selama kurang lebih 5 jam dan dihasilkan berat rata-rata briket 3,687 gram.
Pengujian pembakaran dengan pengaruh temperatur udara preheat dilakukan dengan 3 variasi yaitu tanpa preheat, 60°C, dan 80°C. Laju aliran udara dijaga konstan 0,3 m/s.
Dinding ruang bakar juga dipertahankan pada temperatur 350°C dengan pemanasan LPG. Masukkan briket ke dalam tungku dan diletakkan pada cawan yang digantungkan dengan kawat dan dihubungkan ke timbangan digital. Pengukuran dilakukan sampai tidak terjadi lagi pengurangan massa yang berarti pembakaran t elah selesai.
3. Sekam Padi
Sekam padi dari sekam padi giling lembut dan kasar dengan komposisi 4 : 1. Peralatan yang digunakan adalah burning bench dengan ketelitian pengukuran massa mencapai 0,001 gram. Kondisi tungku disetarakan untuk setiap pengujian, yaitu yang terkait dengan suhu dinding ruang bakar (dipertahankan konstan 300oC) dan suhu gas di posisi sekitar 1,5 cm di belakang bahan bakar (sekitar 130oC). Pengujian dilakukan pada kondisi aliran alami dimana
tidak ada udara yang disuplai secara paksa (misalnya dengan bantuan blower) ke bahan bakar.
Tabel 1. Perubahan panjang briket saat pemadatan dan sesaat setelah dicetak
Panjang mula adalah panjang yang diukur saat briket dicetak dan mengalami tekanan maksimal. Panjang akhir adalah panjang yang diukur sesaat setelah briket keluar dari cetakan. Akibat dari besarnya regangan kembali terhadap briket adalah penurunan densitas energi dan penurunan kekuatan.
Semakin banyak gel Amilum dalam briket sekam padi akan mengurangi besarnya peregangan kembali bahan. Sebab Bahan amilum sebagai adhesif akan mengikat butiran butiran dan serat serat sekam padi. Hal ini Mencegah struktur untuk meregang kembali
setelah pencetakan. Semakin besar komposisi gel Amilum dalam briket menyebabkan semakin banyak butiran dan serat yang merekat dan Besarnya regangan kembali pun akan
semakin berkurang. Jadi penambahan prosentase gel Amilum dalam briket sekam padi akan mengurangi regangan kembali bahan tersebut.
4. Serbuk Kayu
Serbuk gergaji disangrai selama 5-7 jam hingga serbuk halus menjadi kehitam-hitaman. Untuk memudahkan proses pembakaran digunakan bahan bakar umpan yang diletakkan di bagian tengah kiln. Selanjutnya terus dilakukan pengaturan buka tutup lubang udara pada
dinding kiln dan pembakaran terus dilakukan sampai asap keluar menipis dan berwarna kebiruan dan disaring. Perekat tapioka ditimbang sebanyak 5% dari berat bahan baku lalu dicampur dengan air, dengan perbandingan konsentrasi perekat dan air 1:20. Air yang ditambahkan dengan tepung tapioka dipanaskan diatas kompor hingga perekatnya merata sempurna. Serbuk gergaji yang telah disaring kemudian dicampur dengan perekat tapioka dan dicetak. Briket kemudian dikeringkan dengan oven pada suhu 60°c selama ± 2 hari.
C. Pembahasan
1. Bonggol Jagung
Bonggol jagung adalah juga hidrokarbon. Hidrokarbon adalah sumber energi yang cukup banyak digunakan oleh manusia.Di Indonesia, pemanfaatan bonggol jagung masih terbatas, padahal Indonesia adalah produsen jagung terbesar ke-8 dunia, yakni sebanyak 12.381.561
ton pada tahun 2007. Bonggol jagung sering dianggap hanya sebagai sampah. Pada tahun 2002, limbah batang dan daun jagung kering adalah sebanyak 3,46 ton/ha; sedangkan pada tahun 2006, luas panen jagung adalah 11,7 juta ton.
Tabel 1. Nilai Kalor dan Proximate Analysis Bahan Baku
No Jenis Bahan Nilai Kalor Kadar Air Kadar Volatile Solids Kadar Abu (kal/g) (%) (%) (%)
1. Bonggol Jagung (Awal) 3.939,34 76,55 22,71 0,74 2. Bonggol Jagung Non
Karbonisasi 4.383,86 7,27 88,84 3,9
Tabel 2. Hasil Uji Emisi Briket dan Pembanding Lainnya
Jenis Bahan Emisi Gas Buang (mg/Nm
3
)
CO2 CO NOx Hidrokarbon
Bonggol Jagung Non
Karbonisasi 628 726 145 12
Bonggol Jagung Karbonisasi 238 498 126 9
Tingkat emisi CO briket JNK1 tepat pada batas maksimum baku mutu, yaitu sebesar 726 mg/Nm3 dan tingkat emisi NOx briket tersebut melebihi baku mutu, yaitu sebesar 145 mg/Nm3. Sementara itu tingkat emisi CO dan NOx briket JK1 jauh lebih rendah daripada briket JNK1 dan masih memenuhi baku mutu, sehingga dapat dikatakan briket JK1 lebih
ramah lingkungan daripada briket JNK1.
Tabel 3. Biaya Pembuatan Briket
Produk Nilai kalor (kal/g)
Harga per kg (Rp/kg)
Harga per kkal (Rp/kkal) JNK1 4.804,30 2.611,04 0,54 JNK2 4.679,66 2.344,51 0,50 JNK3 4.512,11 2.049,88 0,45 JNK4 4.440,32 1.802,32 0,41 JK1 5.796,33 3.332,87 0,57 JK2 5.090,02 3.094,21 0,61 JK3 5.001,31 2.740,57 0,55 JK4 4.644,04 2.463,48 0,53
Perbandingan harga kkal antara briket menunjukkan kecendererungan bahwa semakin besar nilai kalor produk briket maka harga produk briket semakin mahal. Harga briket berkisar antara Rp. 0,41 hingga Rp. 0,54 per kkal untuk briket non karbonisasi, Rp. 0,53 hingga Rp. 0,61 per kkal untuk briket karbonisasi. Briket JK1 yang memiliki nilai kalor yang paling tinggi di antara briket hasil variasi dan memiliki emisi yang masih di bawah standar
emisi pada PERMEN ESDM No. 047 Tahun 2006, biaya pembuatannya sebesar harga Rp. 0,57. Walaupun briket JK1 memiliki biaya pembuatan per kg-nya paling tinggi namun biaya
pembuatan per kkal-nya lebih rendah daripada briket JK2 yang nilai kalornya berada di bawah briket JK1.
2. Kakao
Pengaruh temperatur udara preheat terhadap pengurangan massa dan laju pembakaran sesaat dapat dilihat pada Gambar 2. Sesuai dengan teori yang ada bahwa pembakaran biomassa dibagi menjadi 3 tahap. Pertama tahap pengeringan/pemanasan yang ditunjukkan dengan pengurangan massa yang lambat. Tahap kedua devolatilisasi yang ditunjukkan dengan pengurangan massa yang sangat cepat dan tahap ketiga pembakaran arang dengan pengurangan massa yang kembali menjadi lambat.Dari Gambar 2(a) terlihat bahwa semakin
tinggi temperature udara preheat maka pengurangan massa berlangsung semakin cepat. Hal ini disebabkan adanya suplai kalor tambahan secara konveksi dari udara masuk sehingga terjadi peningkatan perpindahan kalor ke briket dan menyebabkan proses devolatilisasi lebih cepat terjadi.
Gambar 1. Hubungan temperatur udara preheat terhadap (a) pengurangan massa dan (b) laju pembakaran sesaat.
Gambar 1(b) menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur udara preheat maka laju pembakaran maksimumnya semakin tinggi dan cepat tercapai. Laju pembakaran rata-rata
ditunjukkan oleh Gambar 2(b). Semakin tinggi temperatur udara preheat maka laju pembakarannya rata-ratanya semakin tinggi. Temperatur gas pembakaran mengalami sedikit
Gambar 2. Hubungan temperatur udara preheat terhadap (a) temperatur gas pembakaran dan (b) laju pembakaran rata-rata.
Gambar 3. (a) Emisi CO terhadap waktu dan (b) Faktor emisi CO pembakaran briket cangkang kakao pada temperatur udara preheat yang berbeda.
Faktor emisi CO untuk pembakaran briket cangkang kakao karena pengaruh temperature udara preheat ditunjukkan Gambar 3(b). Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa faktor emisi CO tidak mengalami banyak perubahan, hanya terjadi sedikit penurunan. Hal ini dimungkinkan terjadi karena adanya sedikit kenaikan temperatur gas sebagai akibat udara preheat.
Tabel 1. Analisis proksimasi limbah cangkang kakao
No Jenis Bahan Nilai Kalor Kadar Air Kadar Volatile Solids Kadar Abu (kal/g) (%) (%) (%) 1. Cangkang Kakao 16.998 16,1 49,9 13,5
3. Sekam Padi
Tahun 2008 menunjukkan bahwa produksi padi di Indonesia seluruhnya sekitar 55 juta ton padi. Total potensi sekam di Indonesia sendiri mencapai 13 juta ton per tahun. Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi
tersebut dapat menimbulkan problem lingkungan.
Komposisi kimia sekam padi menurut Suharno (1979): a. Kadar air : 9,02% b. Protein kasar : 3,03% c. Lemak : 1,18% d. Serat kasar : 35,68% e. Abu : 17,17% f. Karbohidrat dasar : 33,71
Komposisi kimia sekam padi menurut DTC - IPB: a. Karbon (zat arang) : 1,33%
b. Hidrogen : 1,54% c. Oksigen : 33,64% d. Silika : 16,98%
Gambar1. Perubahan massa pada uji pembakaran briket sekam padi
Briket dengan penyusun dari sekam padi giling kasar lebih awal terbakar, meskipun juga lebih awal mengalami reaction termination (setelah 70 detik). Tampak pula dari grafik pengurangan massa di mana briket dari sekam padi giling lembut lebih banyak terbakar dan
kecenderungan pada grafik tersebut tampak bahwa laju pembakaran rata-rata kedua jenis briket hampir sama. Briket dari sekam padi lembut lebih padat, memiliki permukaan yang lebih rapat dan porositas lebih kecil dibandingkan dengan briket dari sekam padi kasar. Besarnya porositas pada bahan bakar padat mempermudah proses drying, pelepasan volatile matter, dan difusi oksigen ke dalam struktur dalam bahan bakar. Akibatnya briket sekam padi kasar lebih mudah dan lebih awal terbakar dibanding briket sekam padi lembut. Nampaknya briket sekam padi kasar ini tidak sempat mengalami proses char combustion seperti halnya briket sekam padi lembut sehingga massa sisa akhir lebih besar. Kemungkinan besar hal ini disebabkan oleh temperatur permukaan yang sudah terlalu rendah sehingga tidak mampu lagi mempertahankan reaksi.
4. Serbuk Gergaji Kayu
Besar limbah serbuk gergaji kayu yang berasal dari industri penggergajian adalah 15% yang terdiri dari 2,5% serbuk dari unit utama, 13% serbuk dari unit kedua dan 0,1% dari unit trimmer (Martono dalam Ari, 2009).
Tabel 1. Analisis proksimasi limbah serbuk gergaji
No Jenis Bahan Nilai Kalor Kadar Air Kadar zat menguap Kadar Abu (kal/g) (%) (%) (%) 1. Serbuk gergaji 3647,07 4,23 40,87 0,62 D. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diperoleh yaitu sampel terbaik pada komposisi briket adalah sampel bonggol jagung : cangkang kakao : sekam padi : serbuk gergaji kayu = 7.112,87 kal/g : 16.998
kal/g : 3.570 kal/g : 3.647,07 kal/g.
Dari data diatas didapat briket cangkang kakao merupakan bahan baku terbaik untuk pembuatan briket dengan nilai kalori 16.998 kal/g.
E. Daftar Pustaka
Hermawan, Y. (2009). Pemanfaatan Limbah Sekam Padi Sebagai Bahan Bakar Dalam Bentuk Briket. Laporan Tugas Akir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik.
Jember.
Octaviany, R Dan Warmadewanthi. (2009). Eko-Briket Dari Komposit Bonggol Jagung, Lumpur Ipal PT. Sier, Dan Sampah Plastik LDPE Eco-Briquette From Composite Of Corncob, Sludge Wwt Pt. Sier, And Ldpe Plastic Waste. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Lingkungan FTSP ITS, Surabaya.
Saptoadi, HDan Syamsiro, M. (2007). Pembakaran Briket Biomassa Cangkang Kakao : Pengaruh Temperatur Udara Preheat . Seminar Nasional Teknologi, Yogyakarta. Wibowo, A. (2009). Kajian Pengaruh Komposisi Dan Perekat Pada Pembuatan Briket
Sekam Padi Terhadap Kalor Yang Dihasilkan. [Skripsi]. Semarang. Jurusan Fisika-Fmipa. UniversitasDiponegoro Semarang.
Wijayanti, D. (2009). Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. [Skripsi]. Medan. Departemen
