Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
KARAKTERISTIK BRIKET ARANG DARI SERBUK GERGAJI DENGAN PENAMBAHAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT
SKRIPSI
Oleh :
DIAH SUNDARI WIJAYANTI 041203023 / Teknologi Hasil Hutan
DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
HALAMAN PENGESAHAN :
Judul Skripsi : Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit
Nama : Diah Sundari Wijayanti
NIM : 041203023
Program Studi : Teknologi Hasil Hutan
Menyetujui, Komisi Pembimbing :
Ketua, Anggota,
Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si Iwan Risnasari. S. Hut, M. Si NIP : 132 303 841 NIP : 132 259 571
Mengetahui,
Ketua Departemen Kehutanan
Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS NIP : 132 287 853
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
ABSTRAK
DIAH SUNDARI WIJAYANTI. Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Dibawah bimbingan Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si dan Iwan Risnasari, S. Hut, M.Si.
Limbah serbuk gergajian memiliki potensi yang cukup besar yang dapat digunakan sebagai bahan baku briket arang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan kualitas briket serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit. Untuk meningkatkan kualitas briket arang, dilakukan penambahan arang cangkang kelapa sawit dengan variasi 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dari berat briket arang serbuk gergaji. Proses pengarangan dilakukan dengan menggunakan tungku drum dan metode sangrai untuk serbuk gergaji. Perekat yang digunakan sebanyak 5 % dan briket dikempa dingin dengan beban 20 ton selama 15 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh tidak nyata pada nilai kadar air, kadar zat menguap dan kadar karbon terikat, tetapi berpengaruh nyata pada nilai kadar abu, nilai kalor, kerapatan, dan keteguhan tekan. Secara keseluruhan, kualitas briket serbuk gergaji dengan arang cangkang kelapa sawit ini cukup baik, sehingga dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
ABSTACT
DIAH SUNDARI WIJAYANTI. Characteristic of Briquetted Charcoal made from Sawdust and Palm Shell Charcoal. Under Academic Supervision of Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si and Iwan Risnasari, S. Hut, M.Si.
Sawdust potentially could be used as a raw material of briquetted charcoal. The aim of this study is increase the quality of sawdust briquetted with additive of palm shell charcoal. The additive of palm shell charcoal was used to increase the quality of briquetted charcoal, which is variated from 10%, 20%, 30%, 40%, until 50% based on the weight of the briquetted charcoal. The carbonization of palm shell into charcoal took place in a kiln drum and frying methode for the wood sawdust. Tapioca powder as much as 5 % based on the weight of the briquetted charcoal was applied as an adhesive. Briquetted charcoal was cold pressed at 20 ton loads until twenty five minutes. The result of this study shows that the additive of the palm shell charcoal non significant on moisture content, volatile matter, and fixed carbon content, but it shows a significant on ash content, calorific value, density, and crushing strength. Generally, the sawdust briquetted charcoal with additive of palm shell charcoal has a good quality so that it can be used as an alternative material.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 26 Oktober 1986 dari ayahanda H. M. Marzuki, S. Pd dan ibunda Parjilah. Penulis merupakan anak ke empat dari empat bersaudara. Penulis menyelesaikan Sekolah Dasar di Sekolah Dasar Swasta Tamansiswa Medan pada tahun 1998, tamat Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Swasta Tamansiswa Medan tahun 2001, dan tamat Sekolah Menengah Umum (SMU) di SMU Swasta Tamansiswa Medan tahun 2004. Pada tahun 2004 penulis lulus seleksi masuk Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB), Program Studi Teknologi Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi anggota Divisi Dana dan Usaha Organisasi HIMAS (Himpunan Mahasiswa Sylva) Departemen Kehutanan USU tahun 2006/2007, menjabat Bendahara Umum BKM Baytul Asyjaar Departemen Kehutanan USU tahun 2007/2008 dan anggota Fortech Community tahun 2008/2009. Penulis pernah menjadi asisten dosen untuk Praktikum Anatomi Kayu tahun ajaran 2006/2007 dan Praktikum Sifat dan Struktur Kayu tahun ajaran 2006/2007.
Penulis mengikuti kegiatan Praktik Pengenalan dan Pengelolaan Hutan (P3H) di Taman Nasional Batang Gadis (TNBG), tepatnya di Mandailing Natal dan Sopotinjak, Kabupaten Tapanuli Selatan pada tahun 2006. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di PT. Suka Jaya Makmur, Ketapang, Kalimantan Barat pada tahun 2008 selama 2 bulan. Penulis melakukan penelitian di Balai Penelitian Aek Nauli dan Laboratorium Penelitian Polimer,
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
FMIPA Universitas Sumatera Utara pada bulan Oktober 2008 dengan judul “Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit” di bawah bimbingan Bapak Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si dan Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M. Si.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga skripsi yang berjudul “Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit” ini berhasil selesai dengan baik.
Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi penulis banyak mendapat bantuan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesarnya kepada :
1. Ayahanda H. M. Marzuki S.Pd dan Ibunda Parjilah, serta kepada abangda Sudarmanto, Amd, kakanda Nunung Suindarti, S.Pd dan abangda Budi Susanto atas dukungan, do’a, kasih sayang dan perhatian yang sangat besar untuk keberhasilan penulis.
2. Bapak Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS selaku Ketua Departemen.
3. Bapak Luthfi Hakim, S.Hut, M.Si dan Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M.Si selaku Komisi Pembimbing, yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing, mengoreksi, memberikan saran dan kritik kepada penulis dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi.
4. Bapak Dr Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS dari Program Studi Budidaya Hutan dan Ir. Ma’rifatin Zahra, M.Si dari Program Studi Manajemen Hutan selaku dosen penguji.
4. Bapak Ir. Muh Abidin, M.Si selaku Kepala Balai Penelitian dan Pengembangan Aek Nauli yang telah memberikan kesempatan kepada penulis
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
untuk melakukan penelitian, dan kepada Bapak Hendra Sanjaya, S.Hut yang telah banyak membantu penulis selama penelitian.
5. Juliana, Harisyah, Uli, Mila, Astri, Parlin, Odi, Indra, dan teman-teman THH, MNH, dan BDH 2004 yang tidak dapat dituliskan satu persatu.
6. Pihak-pihak telah membantu penulis menyelesaikan karya ilmiah ini yang tidak dapat dituliskan satu persatu.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat di masa mendatang.
Medan, Maret 2009
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ... i ABSTRACT ... ii
RIWAYAT HIDUP ... iii
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... ix DAFTAR GAMBAR ... x DAFTAR LAMPIRAN ... xi PENDAHULUAN Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian ... 2 Manfaat Penelitian ... 2 Hipotesis Penelitian ... 2 TINJAUAN PUSTAKA Arang... 3 Briket Arang ... 3
Limbah Serbuk Gergaji ... 5
Cangkang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) ... 6
Perekat Tapioka ... 8
METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ... 10
Bahan dan Alat Penelitian ... 10
Prosedur Penelitian ... 11
Pembuatan Briket Arang ... 11
Pengarangan ... 11
Pembuatan Serbuk dan Penyaringan ... 12
Persiapan Perekat ... 12
Pencampuran Perekat dengan Bahan Baku ... 13
Pencetakan dan Pengempaan ... 13
Pengeringan ... 14
Pengujian Briket Arang ... 15
Kerapatan ... 15
Keteguhan Tekan ... 15
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Kadar Zat Menguap Briket ... 16
Kadar Abu Briket ... 16
Kadar Karbon Terikat ... 17
Nilai Kalor Briket... 17
Rancangan Percobaan ... 18
HASIL DAN PEMBAHASAN Kadar Air ... 20
Kerapatan ... 21
Keteguhan Tekan ... 22
Kadar Zat Menguap ... 23
Kadar Abu ... 25
Nilai Kalor ... 27
Kadar Karbon Terikat ... 28
Karakteristik Briket Arang Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Sawit dibandingkan dengan Briket Arang Buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI ... 30
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 32
Saran ... 32
DAFTAR PUSTAKA ... 33 LAMPIRAN
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009 DAFTAR TABEL Halaman 1. Produksi kayu gergajian dan perkiraan jumlah limbah ... 6 2. Nilai energi panas (calorific value) dari beberapa produk
samping sawit (berdasarkan berat kering) ... 7 3. Karakteristik briket arang dari tandan kosong kelapa sawit
(TKKS) dan cangkang sawit ... 8 4. Komposisi kimia pati ... 9 5. Perbandingan nilai briket arang serbuk gergaji dengan
penambahan arang cangkang kelapa sawit dibandingkan
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Arang cangkang kelapa sawit ... 11
2. Serbuk gergajian kayu ... 12
3. Serbuk arang cangkang kelapa sawit ... 12
4. Tepung Tapioka sebagai perekat ... 12
5. Alat kempa dingin bertekanan 20 ton ... 13
6. Diagram Alir Penelitian ... 14
7. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Air ... 8. Grafik Nilai Rata-rata Kerapatan ... 21
9. Grafik Nilai Rata-rata Keteguhan Tekan ... 23
10. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Zat Menguap ... 24
11. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Abu ... 26
12. Grafik Nilai Rata-rata Nilai Kalor ... 27
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1. Hasil Perhitungan Kadar Air ... 34 2. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
One-way ANOVA: kadar air versus perlakuan ... 34 3. Hasil Perhitungan Kerapatan ... 35 4. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
One-way ANOVA: kerapatan versus perlakuan ... 35 5. Hasil Perhitungan Uji Duncan ... 35 6. Hasil Perhitungan Keteguhan Tekan ... 36 7. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
One-way ANOVA: keteguhan tekan versus perlakuan ... 36 8. Hasil Perhitungan Uji Duncan ... 37 9. Hasil Perhitungan Kadar Zat Menguap ... 37 10. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
One-way ANOVA: kadar zat menguap versus perlakuan ... 37 11. Hasil Perhitungan Kadar Abu ... 38 12. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
One-way ANOVA: kadar abu versus perlakuan ... 38 13. Hasil Perhitungan Uji Duncan ... 39 14. Hasil Perhitungan Nilai Kalor ... 39 15. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
One-way ANOVA: nilai kalor versus perlakuan ... 39 16. Hasil Perhitungan Uji Duncan ... 41 17. Hasil Perhitungan Kadar Karbon Terikat ... 41 18. Hasil Perhitungan Sidik Ragam
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Saat ini sebagian besar energi yang digunakan rakyat Indonesia berasal dari bahan bakar fosil, yaitu bahan bakar minyak, batubara, dan gas. Kerugian penggunaan bahan bakar fosil ini selain merusak lingkungan, juga tidak terbarukan (nonrenewable) dan tidak berkelanjutan (unsustainable) (Erwandi, 2005). Menurut Suryo dan Armando (2005) dalam Sekianti (2008) distribusi BBM untuk memasok kebutuhan masyarakat di daerah terpencil, khususnya minyak tanah, masih belum jelas. Selain itu fluktuasi harga minyak tanah akibat tidak adanya patokan harga yang jelas antara satu daerah dengan daerah lainnya semakin menyulitkan konsumen. Peningkatan harga BBM menyebabkan sumber energi ini menjadi tidak lagi murah. Selain BBM, sumber energi yang juga mengalami peningkatan harga adalah gas elpiji. Oleh karena itu perlu diciptakan sumber energi lain yang dapat digunakan untuk mengganti peran BBM dan gas.
Beberapa jenis limbah seperti limbah industri penggergajian dan limbah pertanian dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif pengganti BBM dan gas. Menurut Pari (2002) untuk mengolah limbah tersebut menjadi lebih bermanfaat maka diperlukan teknologi alternatif. Teknologi tersebut di antaranya adalah teknologi pembuatan arang dari serbuk gergajian kayu. Arang serbuk yang dihasilkan dapat diolah lebih lanjut menjadi produk yang lebih mempunyai nilai ekonomi seperti arang aktif, briket arang, serat karbon, dan arang kompos.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
kualitas yang masih rendah, sehingga perlu penambahan bahan baku yang mempunyai kualitas tinggi. Cangkang kelapa sawit disamping sebagai limbah dengan potensi yang cukup banyak juga memiliki nilai kalor yang cukup tinggi (> 5000 kalori/gram), sehingga berpotensi untuk dijadikan campuran arang serbuk kayu, selanjutnya diolah menjadi briket arang sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif. Berdasarkan pemikiran diatas, peneliti melakukan studi penambahan arang cangkang kelapa sawit untuk meningkatkan sifat-sifat atau kualitas briket arang serbuk gergajian.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui karakteristik briket arang campuran serbuk gergaji dengan arang cangkang kelapa sawit.
2. Meningkatkan kualitas briket arang serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit.
Hipotesis Penelitian
Penambahan arang cangkang kelapa sawit akan meningkatkan kualitas briket yang dihasilkan.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
TINJAUAN PUSTAKA
Arang
Masturin (2002), menyatakan arang adalah residu yang berbentuk padatan yang merupakan sisa dari proses pengkarbonan bahan berkarbon dengan kondisi terkendali di dalam ruangan tertutup seperti dapur arang. Menurut Sudrajat dan Soleh (1994) dalam Triono (2006) arang adalah hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon yang berbentuk padat dan berpori. Sebagian besar porinya masih tertutup oleh hidrogen, ter, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari abu, air, nitrogen, dan sulfur.
Peristiwa terbentuknya arang dapat terjadi dengan cara memanasi secara langsung atau tidak langsung terhadap bahan berkarbon di dalam timbunan, kiln, oven, atau di udara terbuka. Untuk menghasilkan arang umumnya bahan baku dipanaskan dengan suhu diatas 500ºC. Faktor yang berpengaruh terhadap proses karbonisasi adalah kecepatan pemanasan dan tekanan. Pemanasan yang cepat sukar untuk mengamati tahapan karbonisasi yang terjadi dan rendemen arang yang dihasilkan dan rendemen arang yang dihasilkan lebih rendah. Sedangkan pemakaian tekanan yang tinggi akan mampu meningkatkan rendemen arang (Hendra, 1999 dalam Masturin, 2002).
Briket Arang
Briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut menjadi bentuk briket (penampilan dan kemasan yang lebih menarik) yang dapat digunakan untuk
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
keperluan energi sehari-hari. Pembuatan briket arang dari limbah industri pengolahan kayu dilakukan dengan cara penambahan perekat tapioka, dimana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk, dicampur perekat, dicetak (kempa dingin) dengan sistem hidroulik manual selanjutnya dikeringkan (Pari, 2002).
Menurut Hartoyo dan Rohadi (1978) dalam Capah (2007), briket arang adalah arang kayu yang diubah bentuk, ukuran, dan kerapatannya dengan cara mengempa campuran serbuk dengan bahan perekat. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan briket adalah arang kayu atau kayu yang berukuran kecil yang diperoleh dari limbah industri penggergajian atau industri perkayuan. Tsoumis (1991), mengemukakan bahwa briket juga terbuat dari residu berkarbon, dan digunakan untuk pembakaran dan kegunaan lain yang berhubungan. Pada beberapa produk, bahan tambahan diperlukan, seperti lilin untuk menambah pembakaran, dan substansi lainnya untuk memberikan bau yang menyenangkan dan warna yang seragam.
Arang dalam bentuk briket memiliki kelebihan dibandingkan dalam bentuk arang, menurut Hendra (1999) dalam Capah (2007) keuntungan dari briket arang adalah sebagai berikut :
1. Memperbesar rendemen pada pembuatan arang karena arang yang diperoleh dapat dipergunakan dalam pembuatan briket arang.
2. Bentuknya seragam dan lebih padat atau memperkecil tempat penyimpanan dan transportasi.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
4. Lebih menguntungkan karena pada umumnya 40% terdiri dari bahan baku arang yang nilainya lebih rendah dari arang.
5. Bahan baku tidak terikat pada satu jenis kayu, hampir segala jenis kayu dapat digunakan sebagai bahan pembuatan briket arang.
Limbah Serbuk Gergaji
Serbuk gergajian adalah serbuk kayu dari jenis kayu yang sembarang yang diperoleh dari limbah ataupun sisa yang terbuang dari jenis kayu dan dapat diperoleh di tempat pengolahan kayu ataupun industri kayu. Serbuk ini biasanya terbuang percuma ataupun dimanfaatkan dalam proses pengeringan kayu yang menggunakan metode kiln ataupun dimanfaatkan untuk bahan pembuatan obat nyamuk bakar. Maka dicari alternatif untuk membuat limbah gergaji kayu lebih bermanfaat dalam penggunaannya (Effendi, 2005).
Limbah pengolahan kayu dapat digunakan untuk beberapa keperluan dan dapat dibedakan menjadi : kulit kayu, potongan kayu, serpihan dan serbuk hasil gergajian. Sebagai contoh penggunaan limbah kulit kayu adalah untuk bahan bakar, potongan kayu dan serpihan dapat dibuat menjadi arang, briket arang atau karbon aktif sedang serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi briket arang atau karbon aktif (Amin, 2000).
Limbah kayu dapat terjadi di industri penggergajian, yang terdiri atas kayu-kayu dari berbagai bentuk dan ukuran yang pemanfaatannya belum secara optimal, pada umumnya banyak dimanfaatkan sebagai kayu bakar. Berdasarkan Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan (2006) produksi kayu gergajian di
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Sumatera Utara pada tahun 2006 mencapai 66.616 m3. Dengan asumsi bahwa produksi limbah kayu gergajian sebesar 50% dan serbuk gergajian sebesar 15% (Departemen Kehutanan 1998/1999, dalam Pari, 2002) maka besarnya limbah kayu gergajian yang dihasilkan adalah sebesar 33.308 m3 dan produksi serbuk gergajian yang dihasilkan sebesar 9.992,4 m3. Besarnya produksi kayu gergajian yang terjadi pada industri penggergajian, dapat disajikan pada tabel 1.
Tabel 1. Perkembangan Produksi Gergajian di Sumatera Utara No. Tahun Kayu Gergajian
(Sawtimber) M3/CuM Limbah Kayu Gergajian, 50% M3/CuM Serbuk Gergajian, 15% M3/CuM 1. 2. 3. 4. 5. 2002 2003 2004 2005 2006 37.432 7.557 19.915 51.368 66.616 18.716 3.778,5 9.957,5 25.684 33.308 5.614,8 1.133,55 2.987,25 7.705,2 9.992,4
Sumber : Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan (2006)
Untuk industri besar dan terpadu, limbah serbuk kayu gergajian sudah dimanfaatkan menjadi bentuk briket arang dan arang aktif yang dijual secara komersial. Namun untuk industri penggergajian kayu skala industri kecil yang jumlahnya mencapai ribuan unit dan tersebar di pedesaan, limbah ini belum dimanfaatkan secara optimal (Pari, 2002).
Cangkang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq)
Menurut Rizza (1994) tanaman kelapa sawit dibedakan atas dua bagian, yakni vegetatif dan generatif. Bagian vegetatif tanaman kelapa sawit meliputi
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
akar, batang, dan daun. Sedangkan bagian generatif tanaman meliputi bunga dan buah. Buah kelapa sawit termasuk buah batu yang terdiri dari 3 bagian, yakni : – Lapisan luar (Epicarpium) disebut kulit luar.
– Lapisan tengah (Meso Carpium) disebut daging buah, mengandung minyak sawit.
– Lapisan dalam (Endo Carpium) disebut inti, mengandung minyak inti.
Di antara inti dan daging buah terdapat lapisan tempurung (cangkang) yang keras. Menurut Goenadi et al (2005) potensi energi yang dapat dihasilkan dari produk samping sawit dapat dilihat dari nilai energi panas (calorific value). Produk samping yang memiliki nilai energi panas tinggi adalah cangkang dan serat. Cangkang dan serat (fibre) dimanfaatkan sebagian besar atau seluruhnya sebagai bahan bakar boiler Perkebunan Kelapa Sawit (PKS).
Tabel 2. Nilai energi panas (calorific value) dari beberapa produk samping sawit (berdasarkan berat kering).
Bagian Rata-rata calorific value (kJ/kg) Kisaran (kJ/kg) Tandan Kosong Kelapa
Sawit Serat Cangkang Batang Pelepah 18 795 19 055 20 093 17 471 15 719 18 000 – 19 920 18 800 – 19 580 19 500 – 20 750 17 000 – 17 800 15 400 – 15 680
Sumber : Ma et al (2004) dalam Goenadi et al (2005)
Alternatif lain pemanfaatan limbah padat kelapa sawit yang paling sederhana untuk Indonesia adalah menjadikannya briket arang. Hal ini dapat
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
dilakukan dengan memperbaiki sifat tersebut dengan cara pemadatan melalui pembriketan, pengeringan dan pengarangan. Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) telah merancang bangun paket teknologi untuk produksi briket arang dari limbah sawit, baik tandan kosong maupun cangkang sawit (Goenadi et al, 2005).
Karakteristik briket arang yang terbuat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan cangkang sawit sangat berbeda. Briket arang TKKS memiliki kadar abu yang lebih tinggi, sedangkan kadar kalor dan karbon terikatnya lebih rendah. Ditinjau dari segi kalor, kedua briket arang tersebut telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk briket arang kayu yaitu minimal 5000 kalori/gram (Goenadi et al, 2005).
Tabel 3. Karakteristik Briket Arang dari TKKS dan Cangkang Sawit
No Karakteristik Briket arang
tandan kosong sawit Briket arang cangkang sawit 1 2 3 4 5 6 Kadar air, % Kadar abu, %
Kadar zat terbang, % (volatile matter)
Kadar karbon terikat, % (fixed carbon) Keteguhan tekan, kg/cm2
Nilai kalor, kal/g
9,77 17,15 29,03 53,82 2,10 5578 8,47 9,65 21,10 69.25 7,82 6.600 Sumber : Goenadi et al (2005) Perekat Tapioka
Perekat tapioka umum digunakan sebagai bahan perekat pada briket arang karena banyak terdapat di pasaran dan harganya relatif murah. Perekat ini dalam penggunaannya menimbulkan asap yang relatif sedikit dibandingkan bahan lainnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa briket arang dengan tepung kanji
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
sebagai bahan perekat akan sedikit menurunkan nilai kalornya bila dibandingkan dengan nilai kalor kayu dalam bentuk aslinya (Sudrajat dan Soleh, 1994 dalam Capah, 2007).
Perekat pati dalam bentuk cair sebagai bahan perekat menghasilkan briket arang bernilai rendah dalam hal kerapatan, keteguhan tekan, kadar abu dan zat mudah menguap, tetapi akan lebih tinggi dalam hal kadar air, karbon terikat dan nilai kalornya apabila dibandingkan dengan briket arang yang menggunakan perekat molase atau tetes tebu (Sudarajat et al, 2006 dalam Capah, 2007).
Menurut Tano (1997), tepung bila diproses secara hidrolisa, dinding sel tepung berangsur-angsur akan membentuk gelatin karena molase dari tepung mengubah sifat dirinya menjadi kolodial dan kemudian terbentuk pasta, sifat ini disebut gelatinasi. Terbentuknya gelatinasi untuk tepung kanji memerlukan panas sekitar 60-64ºC.
Menurut Triono (2006) kadar perekat dalam briket arang tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket arang yang sering menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5 %.
Tabel 4. Komposisi Kimia Pati
Komposisi Jumlah (%) Air Proton Lemak Abu Serat Kasar 8-9 0,3-1,0 0,1-0,4 0,1-0,8 81-89
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian telah dilaksanakan pada bulan Mei 2008 sampai November 2008. Pembuatan briket arang dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian dan Pengembangan Aek Nauli, Parapat, Sumatera Utara dan pengujian dilakukan di Laboratorium Penelitian Polimer, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan-bahan yang diperlukan adalah limbah serbuk gergaji yang diambil dari industri penggergajian kayu di Medan, cangkang kelapa sawit yang diambil dari PTPN III PKS Kebun Rambutan Tebing Tinggi, dan tepung tapioka sebagai perekat serta air sebagai pengencer.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas ukur untuk mengukur volume air, drum kiln untuk cangkang sawit, kompor dan wajan untuk penyangraian serbuk gergaji, saringan ukuran 50 mesh untuk arang serbuk gergaji dan saringan ukuran 70 mesh untuk arang cangkang sawit, pengaduk untuk mengaduk perekat, cawan crucible sebagai wadah contoh uji, alat pencetak briket, thermometer, desikator untuk mendinginkan contoh uji, calorimeter combustion
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
uji, dan alat Instron untuk menghitung keteguhan tekan briket.
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian secara umum dilaksanakan dalam dua tahap pembuatan, yaitu pembuatan briket arang dan pengujian briket arang.
Pembuatan Briket Arang Pengarangan
Cangkang kelapa sawit terlebih dulu diarangkan, sedangkan serbuk gergaji disangrai hingga serbuk halus menjadi kehitam-hitaman. Menurut Hendra dan Darmawan, (2000) pengarangan dilakukan dengan kiln drum modifikasi selama 5-7 jam. Untuk memudahkan proses pembakaran digunakan bahan bakar umpan yang diletakkan di bagian tengah kiln. Setelah bahan bakar umpan dinyalakan dan api menyala dengan stabil, kiln ditutup lalu cerobong asap dipasang pada bagian tengah kiln tersebut. Selanjutnya dilakukan pengaturan buka tutup lubang udara pada dinding kiln dan pembakaran terus dilakukan sampai asap yang keluar menipis dan berwarna kebiruan. Serbuk gergaji yang digunakan tidak diarangkan melainkan disangrai karena ukuran partikel serbuk yang sangat kecil sehingga jika serbuk tetap diarangkan maka akan cepat menjadi abu dan tidak bisa digunakan lagi.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 1. Arang cangkang kelapa sawit Pembuatan Serbuk dan Penyaringan
Setelah proses pengarangan, arang digiling. Serbuk gergaji disaring dengan 50 mesh dan arang cangkang kelapa sawit digiling dan disaring dengan ukuran 70 mesh.
Gambar 2. Serbuk gergajian kayu Gambar 3. Serbuk arang cangkang kelapa sawit
Persiapan Perekat
Perekat tapioka ditimbang sebanyak 5 % dari berat bahan baku per satuan briket, lalu dicampur dengan air, dengan perbandingan konsentrasi perekat dan air 1:20. Air yang ditambahkan dengan tepung tapioka dipanaskan di atas kompor hingga perekatnya merata sempurna.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 4. Tepung Tapioka sebagai perekat
Pencampuran Perekat dan Bahan Baku
Serbuk gergaji dan arang cangkang sawit yang telah disaring kemudian dibuat briket pada beberapa komposisi bahan baku setelah terlebih dahulu dicampur dengan perekat tapioka sebanyak 5% dari berat bahan baku per satuan briket. Pembuatan briket ini dibedakan menjadi 6 kombinasi bahan baku, yaitu : 1. 100% serbuk gergaji
2. 90% serbuk gergaji, 10% arang cangkang kelapa sawit 3. 80% serbuk gergaji, 20% arang cangkang kelapa sawit 4. 70% serbuk gergaji, 30% arang cangkang kelapa sawit 5. 60% serbuk gergaji, 40% arang cangkang kelapa sawit 6. 50% serbuk gergaji, 50% arang cangkang kelapa sawit Pencetakan dan Pengempaan
Masing-masing komposisi bahan baku yang telah dibuat selanjutnya dimasukkan dalam cetakan berukuran diameter 4,5 cm dan tinggi 10 cm. Tekanan
kempa yang digunakan sebesar 20 ton
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 5. Alat kempa dingin bertekanan 20 ton Pengeringan
Briket arang kemudian dikeringkan dengan oven pada suhu 60°C selama ± 2x24 jam. Kemudian briket diuji karakteristiknya, meliputi kerapatan, kekuatan tekan, kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon, terikat dan nilai kalor.Pengujian dilakukan sesuai standar ASTM D 5142-02.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 6. Diagram Alir Penelitian Pengujian Briket Arang
Kerapatan
Kerapatan pada umumnya dinyatakan dalam perbandingan berat dan volume, yaitu dengan cara menimbang dan mengukur volume dalam keadaan
Serbuk gergaji kayu campuran Cangkang kelapa sawit Pengeringan Pengeringan Pengsangraian Pengarangan Penggilingan Penyaringan 50 mesh Penyaringan 70 mesh Serbuk gergaji Arang cangkang kelapa sawit Perekat tapioka
Pencampuran serbuk gergaji dan arang dan perekat
Pengadukan
Pencetakan
Pengeringan
Pengujian sifat fisis dan kimia briket Kadar air <15%
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
kering udara. Kerapatan briket dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Kerapatan = V G Keterangan : K = Kerapatan (g/cm3) G = Bobot briket (g) V = Volume (cm3) Keteguhan Tekan
Prinsip pengujian keteguhan tekan adalah mengukur kekuatan tekan briket dengan memberikan penekanan sampai briket pecah. Penentuan keteguhan tekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
Kt =
L P
Keterangan :
Kt = beban keteguhan tekan (kg/cm2) P = Beban penekanan (kg)
L = Luas permukaan (cm2)
Kadar Air (ASTM D 5142-02)
Contoh uji ditimbang sebanyak ± 1 gram, lalu dimasukkan ke dalam oven pada suhu 104-110ºC selama 1 jam sampai beratnya konstan dan ditimbang. Kadar air dihitung dengan menggunakan persamaan :
KA = 100% 1 2 1 × − X X X Keterangan : KA = Kadar air (%)
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
X1 = Berat contoh mula-mula (gram)
X2 = Berat contoh setelah dikeringkan pada suhu 103±2ºC (gram)
Kadar Zat Menguap Briket (ASTM D 5142-02)
Timbang cawan crucible dengan tutupnya, dengan diisi spesimen yang berasal dari penghitungan kadar air dan ditempatkan dalam furnace. Panaskan dalam furnace dengan suhu 950 ± 200 C selama 7 menit, kemudian didinginkan dalam deksikator dan selanjutnya ditimbang. Kadar zat menguap dihitung berdasarkan persamaan: V = x100% W C B− Keterangan:
V = Kadar zat mudah menguap (%)
B = Berat contoh setelah dikeringkan pada suhu 104-1100 C (g) C = Berat spesimen setelah dipanaskan pada tes zat menguap (g) W = Berat contoh mula-mula pada kadar air (g)
Kadar Abu Briket (ASTM D 5142-02)
Timbang cawan crucible tanpa tutup dengan spesimen yang diambil 1 gram dari sampel, tempatkan dalam furnace dan dipanaskan dalam suhu 450 - 5000C selama 1 jam kemudian suhu 700 – 7500C selama 2 jam, kemudian dilanjutkan pengabuan dengan suhu 900 – 9500C selama 2 jam. Pindahkan crucible dari furnace, didinginkan dalam desikator dan timbang segera. Kadar abu dihitung berdasarkan persamaan:
A = x100% W G F− Keterangan: A = Kadar abu (%)
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
G = Berat kosong crucible (g) W = Berat awal specimen (g)
Kadar Karbon Terikat Briket (ASTM D 5142-02)
Karbon terikat adalah fraksi karbon (C) dalam briket, selain fraksi air, zat mudah menguap dan abu. Kadar karbon terikat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Fixed Carbon = 100 – (M + V + A) % Keterangan:
Fixed Carbon = Kadar karbon terikat (%)
M = Kadar air (%)
V = Kadar zat mudah menguap (%)
A = Kadar Abu (%)
Nilai Kalor Briket
Penentuan nilai kalor dengan cara ditimbang 0,3 gram spesimen, lalu ditempatkan pada cawan besi, kemudian dimasukkan ke dalam oxsigen bomb calorimeter. Cara kerja oxsigen bomb calorimeter adalah dengan memasukkan
spesimen ke dalam cawan dan disiapkan kawat untuk penyala dengan menggulungnya dan memasangnya pada tangkai penyala yang terpasang pada penutup bom. Lalu cawan berisi spesimen ditempatkan pada ujung tangkai penyala. Alat bomb ditutup dengan kuat setelah dipasang ring-O dengan memutar penutup tersebut kemudian oksigen diisikan ke dalam bom dengan tekanan 30 bar. Alat bom yang telah terpasang ditempatkan ke dalam kalorimeter lalu dimasukkan air pendingin sebanyak 1250 ml. Ditutup kalorimeter dengan alat penutupnya dan dihidupkan pengaduk air pendingin selama 5 menit lalu dicatat temperatur air pendingin. Setelah 5 menit kemudian dihidupkan penyalaan dengan menggunakan
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
tombol yang paling kanan dan diaduk terus air pendingin selama 5 menit setelah penyalaan berlangsung. Dibaca dan dicatat kembali temperatur air pendingin lalu dimatikan pengaduk. Penentuan nilai kalor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
Nilai Kalor = T2−T1−0,05xCvx0.24 Keterangan :
T1 = Suhu air mula-mula (0C)
T2 = Suhu setelah Pembakaran (0C)
0.05 = Suhu akibat kenaikan panas pada kawat Cv = Berat jenis calorimeter = 73529.6 (kJ/kg) 0,24 = Konstanta 1 J = 0.24 kal
Rancangan Percobaan
Perlakuan dalam penelitian ini adalah perbedaan komposisi arang serbuk cangkang kelapa sawit yang diberikan. Pengujian dibuat dalam 6 kombinasi bahan baku (100 : 0, 90 : 10, 80 : 20, 70 : 30, 60 : 40, 50 : 50), yaitu :
1. 100% serbuk gergaji
2. 90% serbuk gergaji, 10% arang cangkang kelapa sawit 3. 80% serbuk gergaji, 20% arang cangkang kelapa sawit 4. 70% serbuk gergaji, 30% arang cangkang kelapa sawit 5. 60% serbuk gergaji, 40% arang cangkang kelapa sawit 6. 50% serbuk gergaji, 50% arang cangkang kelapa sawit
Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap dengan tiga kali ulangan. Model matematikanya adalah :
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Keterangan :
Yij = Angka pengamatan percobaan μ = Nilai rataan
αi = Efek perlakuan ke-i
Σij = Efek kesalahan percobaan pada perlakuan ke-I dan ulangan ke-j (1,2,3) Data diolah dengan menggunakan program MiniTab 14 yang bertujuan untuk melihat pengaruh perlakuan yang diberikan. Pengaruh yang menunjukkan berbeda nyata dilanjutkan dengan Uji Duncan dengan selang kepercayaan 95%.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Air
Kadar air briket berpengaruh terhadap nilai kalor. Semakin kecil kecil nilai kadar air maka semakin bagus nilai kalornya. Briket arang mempunyai sifat higroskopis yang tinggi. Sehingga penghitungan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis briket arang hasil penelitian. Nilai rata-rata kadar air pada setiap perlakuan masih di bawah nilai standar SNI yaitu 8% (Gambar 7). Hal ini berarti bahwa nilai kadar air memenuhi standar SNI.
4,23 3,04 3 2,71 4,03 3,01 0 1 2 3 4 5 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
K a d a r A ir ( % )
Gambar 7. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Air
Nilai kadar air terendah sebesar 2,71% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (70% : 30%). Nilai kadar air terbesar berkisar 4,23% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%). Rata-rata kadar air yang dihasilkan adalah 3,34%. Kadar air yang tinggi pada perlakuan (100% : 0%) disebabkan karena jumlah pori-pori masih cukup banyak dan mampu menyerap air, hal ini sesuai dengan pernyataan Triono (2006) tingginya kadar air pada serbuk gergajian kayu disebabkan karena pada serbuk gergajian kayu memiliki jumlah pori-pori yang
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
lebih banyak, selain itu serbuk gergajian kayu masih mengandung
komponen-komponen kimia seperti selulosa, lignin, dan hemiselulosa. Secara statistik, pencampuran serbuk gergajian kayu dengan arang cangkang kelapa sawit tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kadar air yang dihasilkan.
Kerapatan
Kerapatan menunjukkan perbandingan antara berat dan volume briket arang. Besar kecilnya kerapatan dipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan arang penyusun briket arang tersebut. Nilai rata-rata kerapatan pada masing-masing komposisi perlakuan ditunjukkan pada Gambar 8.
0,32 0,44 0,45 0,46 0,49 0,504 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
K er ap at n ( g r/ cm 3)
* Notasi Uji Duncan
A* B* B* B* C* C*
Gambar 8. Grafik Nilai Rata-rata Kerapatan (gr/cm3)
Nilai kerapatan terendah sebesar 0.32 gr/cm3 terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai kerapatan tertinggi 0,504gr/cm3 terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Perlakuan 100% serbuk gergajian dengan ukuran serbuk 50 mesh tidak mempunyai ikatan antar serat yang kompak dan kuat karena serbuk yang besar mempunyai luasan permukaan yang sempit. Hal ini yang menyebabkan nilai kerapatan briket rendah. Penambahan
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
arang cangkang kelapa sawit dengan ukuran partikel lebih kecil (70 mesh) berarti memperluas bidang permukaan ikatan antar serbuk. Hal ini menyebabkan ikatan antar serbuk menjadi lebih kompak dan kuat, sehingga dapat meningkatkan kerapatan briket arang. Hal ini sesuai dengan Masturin (2002) yang menyatakan bahwa ukuran arang serbuk gergajian kayu yang cenderung lebih halus dan seragam dibandingkan dengan arang limbah sabetan kayu mengakibatkan ikatan antar partikel arangnya lebih maksimal. Kecenderungan terdapatnya ruang-ruang kosong antar partikel sangat kecil. Partikel arang limbah gergajian kayu yang ukurannya lebih kasar dan tidak seragam memungkinkan turunnya nilai kerapatan briket arang, karena ikatan antar partikelnya tidak maksimal.
Secara statistik, penambahan cangkang sawit 10% - 40% tidak mempengaruhi nilai kerapatan, sedangkan penambahan cangkang sawit 50% menunjukkan pengaruh yang nyata (Gambar 8).
Keteguhan Tekan
Keteguhan tekan briket merupakan kemampuan briket untuk memberikan daya tahan atau kekompakan briket terhadap pecah atau hancurnya briket jika diberikan beban pada benda tersebut. Semakin tinggi nilai keteguhan tekan briket arang berarti daya tahan briket terhadap pecah semakin baik (Triono, 2006). Penentuan keteguhan tekan ini bertujuan untuk mengetahui daya tahan briket untuk pengemasan dan memudahkan pengangkutan briket arang. Nilai rata-rata keteguhan tekan untuk masing-masing perlakuan ditunjukkan pada Gambar 9.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009 1,157 2,532 2,79 3,027 3,375 3,683 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
K et eg u h an T ekan ( kg f/ cm 2)
* Notasi Uji Duncan A
B* B* B* B* B*
Gambar 9. Grafik Nilai Rata-rata Keteguhan Tekan
Nilai keteguhan tekan terendah sebesar 1,157 kgf/cm2 pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 3,683 kgf/cm2 pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Pada gambar tampak dijelaskan bahwa penambahan arang cangkang kelapa sawit mempengaruhi kualitas briket yang dihasilkan. Hal ini dapat dihubungkan dengan peningkatan nilai kerapatan briket, dimana semakin bertambah arang cangkang kelapa sawit maka kerapatan juga bertambah. Semakin bertambah arang cangkang kelapa sawit maka kekompakan briket juga bertambah sehingga keteguhan tekan juga bertambah. Menurut Nurhayati (1983) dalam Triono (2006) semakin seragam serbuk arang gergajian kayu akan menghasilkan briket arang dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan tekan (Gambar 9).
Kadar Zat Menguap
Kadar zat menguap adalah zat (volatile matter) yang dapat menguap sebagai hasil dekomposisi senyawa-senyawa yang masih terdapat di dalam arang
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
selain air. Kandungan kadar zat menguap yang tinggi di dalam briket arang akan menyebabkan asap yang lebih banyak pada saat briket dinyalakan. Kandungan asap yang tinggi disebabkan oleh adanya reaksi antar karbon monoksida (CO) dengan turunan alkohol (Hendra dan Pari, 2000 dalam Triono, 2006). Menurut Hendra (2007) tinggi rendahnya kadar zat menguap briket arang yang dihasilkan dipengaruhi oleh jenis bahan baku, sehingga perbedaan jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap kadar zat menguap briket arang. Nilai rata-rata kadar zat menguap pada setiap perlakuan dapat dilihat pada gambar 10.
40,87 39,937 37,487 36,407 34,27 34,19 30 32 34 36 38 40 42 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
K a d a r Z a t M e n g u a p ( % )
Gambar 10. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Zat Menguap
Nilai kadar zat menguap terendah sebesar 34.19% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 40,87% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit 100% : 0%). Nilai kadar zat menguap yang tinggi pada perlakuan 100% serbuk gergajian disebabkan serbuk gergajian yang dijadikan bahan baku sebelum dijadikan briket tidak mengalami proses pengarangan seperti arang cangkang kelapa sawit, sehingga tidak terjadi proses karbonisasi sehingga kandungan zat yang terdapat pada serbuk gergajian tidak
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
banyak yang terbuang. Sedangkan cangkang kelapa sawit mengalami proses pengarangan sehingga terjadi proses karbonisasi sehingga kandungan zat yang terdapat di dalam cangkang sawit banyak yang terbuang. Semakin tinggi penambahan arang cangkang kelapa sawit maka kadar zat menguap briket yang dihasilkan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Triono (2006) yang menyatakan bahwa tinggi rendahnya kadar zat menguap pada briket arang diduga disebabkan oleh kesempurnaan proses karbonisasi dan juga dipengaruhi oleh waktu dan suhu pada proses pengarangan. Semakin besar suhu dan waktu pengarangan maka semakin banyak zat menguap yang terbuang, sehingga pada saat pengujian kadar zat menguap akan diperoleh kadar zat menguap yang rendah.
Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh tidak nyata, namun penambahan arang cangkang kelapa sawit mampu menurunkan nilai kadar zat menguap (Gambar 10).
Kadar Abu
Abu merupakan bagian yang tersisa dari hasil pembakaran dalam hal ini adalah sisa pembakaran briket arang. Salah satu unsur penyusun abu adalah silika. Pengaruhnya kurang baik terhadap nilai kalor briket arang yang dihasilkan. Kandungan abu yang tinggi dapat menurunkan nilai kalor briket arang sehingga kualitas briket arang tersebut menurun (Masturin, 2002). Nilai rata-rata kadar abu pada setiap perlakuan ditunjukkan pada Gambar 11.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009 0,62 2,36 3,03 3,37 3,48 4,42 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
K a d a r A b u ( % )
* Notasi Uji Duncan A*
B* B* B* B* B*
Gambar 11. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Abu
Nilai kadar abu terendah sebesar 0,62% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 4,42% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Penambahan arang cangkang kelapa sawit ternyata meningkatkan kadar abu, hal ini disebabkan karena kandungan silika pada arang cangkang kelapa sawit lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan silika pada serbuk gergajian. Hal ini dapat terlihat dari grafik yang menunjukkan adanya penambahan nilai kadar abu sesuai dengan penambahan komposisi arang cangkang sawit. Hasil nilai rata-rata kadar abu briket ini sesuai dengan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (2000) yang menunjukkan dengan penambahan arang tempurung kelapa pada briket serbuk gergajian maka kadar abu yang dihasilkan juga semakin bertambah. Dari sini maka dapat dikatakan bahwa cangkang kelapa sawit seperti halnya tempurung kelapa memiliki kandungan silika yang lebih tinggi dibandingkan dengan serbuk gergajian. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai kadar abu (Gambar 11).
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Nilai Kalor
Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket arang. Semakin tinggi nilai kalor bakar briket arang, semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan. Menurut Nurhayati (1974) dalam Masturin (2002) nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu briket arang. Semakin tinggi kadar air dan kadar abu briket arang, maka akan menurunkan nilai kalor bakar briket arang yang dihasilkan. Nilai rata-rata nilai kalor dari setiap perlakuan ditunjukkan pada Gambar 12. 3647,0683 4352,9523 5411,7783 5411,7787 5941,1917 6117,6627 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
N ila i K a lo r ( k a l/g r)
* Nilai Uji Duncan
A* AB* AB* AB* AB* B*
Gambar 12. Grafik Nilai Rata-rata Nilai Kalor
Nilai kalor terendah sebesar 3647,0683 kal/gr terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 6117,6627 kal/gr terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Peningkatan nilai kalor pada briket yang dihasilkan menunjukkan bahwa arang cangkang sawit memang memiliki nilai kalor yang tinggi. Hal ini sesuai dengan Goenadi et al (2005) yang menyatakan bahwa nilai kalor dari briket arang cangkang kelapa sawit sebesar 6600 kal/gr. Ditinjau dari segi kalor, briket arang cangkang kelapa sawit tersebut
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk briket arang kayu yaitu minimal 5000 kalori/gram. Maka semakin bertambah arang cangkang kelapa sawit yang diberikan maka semakin bertambah pula nilai kalor briket sesuai pertambahan komposisinya.
Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan nilai kalor briket yang dihasilkan karena penambahan arang cangkang kelapa sawit mampu meningkatkan nilai kalor briket yang dihasilkan (Gambar 12).
Kadar Karbon Terikat
Karbon terikat (fixed carbon) yaitu fraksi karbon (C) yang terikat di dalam arang selain fraksi air, zat menguap, dan abu. Keberadaan karbon terikat di dalam brkiet arang dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat menguap. Kadarnya akan bernilai tinggi apabila kadar abu dan kadar zat menguap briket arang tersebut rendah. Karbon terikat berpengaruh terhadap nilai kalor bakar briket arang. Nilai kalor briket akan tinggi apabila nilai karbon terikatnya tinggi. Semakin tinggi kadar karbon terikat pada arang kayu maka menandakan arang tersebut adalah arang yang baik (Abidin, 1973 dalam Masturin, 2002). Nilai rata-rata kadar karbon terikat pada setiap perlakuan ditunjukkan pada Gambar 13.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009 54,283 54,667 56,48 57,85 58,213 58,383 52 53 54 55 56 57 58 59 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku
K ad ar K ar b o n T er ikat ( % )
Gambar 13. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Karbon Terikat
Nilai terendah sebesar 54,283% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 58,383% terdapat perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Penambahan arang cangkang kelapa sawit ternyata mampu meningkatkan kadar karbon terikat briket. Walaupun nilai kadar abunya semakin meningkat dengan pertambahan arang cangkang sawit namun nilai kada abu yang dihasilkan cukup rendah (0,62% – 4,42%) sedangkan kadar zat menguap yang menurun mampu menaikkan nilai kadar karbon terikat briket. Selain itu, nilai kadar air yang rendah mempengaruhi kadar karbon terikat sehingga mengalami peningkatan juga. Hal ini sesuai Abidin (1973) dalam Masturin (2002) keberadaan kadar karbon terikat di dalam briket arang dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat menguap. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh tidak nyata terhadap kadar karbon terikat dari briket yang dihasilkan (Gambar 13).
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Karakteristik Briket Arang Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang cangkang Sawit dibandingkan dengan Briket Arang Buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, penambahan arang cangkang kelapa sawit ternyata cukup mampu meningkatkan kualitas briket arang yang dihasilkan terutama pada nilai kalor. Perbandingan nilai rata-rata karakteristik dari briket arang tersebut dengan Briket Arang Buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 5 Perbandingan nilai briket arang serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika, dan SNI
Sifat Arang Briket Jepang Inggris Amerika SNI
no.1/ 6235/ 2000
Briket Arang Serbuk Gergaji dengan Arang Cangkang Kelapa Sawit
Kadar air (moisture content) %
Kadar zat menguap (volatile matter content) %
Kadar abu (ash content) %
Kadar karbon terikat (fixed carbon content) % Kerapatan (density)
g/cm3
Keteguhan tekan g/cm3
Nilai kalor (calorific value) cal/g 6-8 15-30 3-6 60-80 1,0-1,2 60-65 6000-7000 3,6 16,4 5,9 75,3 0,46 12,7 7289 6,2 19-28 8,3 60 1 62 6230 8 15 8 77 - - 5000 2,71 – 4,23 34,190 – 40,870 0,62 – 4,42 54,283 – 58,383 0,32 – 0,504 1,157 – 3,683 3647,0683 – 6117,6627
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan (1994) dalam Triono (2006)
Jika dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI maka beberapa sifat fisik dan kimia briket arang ini masih termasuk dalam standar tersebut. Beberapa sifat seperti kadar abu walaupun mengalami
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
peningkatan namun nilainya cukup rendah sehingga masih termasuk dalam standar briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI. Nilai kadar karbon terikat yang dihasilkan juga cukup rendah dan masih di bawah semua standar briket arang tersebut, hal ini disebabkan nilai kadar zat menguap yang lebih tinggi dibandingkan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI. Demikian pula pada nilai kerapatan dan keteguhan tekan yang sangat rendah dibandingkan standar briket arang tersebut, namun nilai kerapatan briket arang ini masih sama dengan briket arang Inggris. Tetapi nilai kalor pada briket arang ini termasuk cukup tinggi bahkan pada perlakuan komposisi 50% : 50%, nilai kalor briket arang ini lebih tinggi dibandingkan briket arang SNI.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Penambahan cangkang kelapa sawit mampu meningkatkan kualitas briket arang serbuk gergajian yang dihasilkan. Penambahan cangkang kelapa sawit dapat meningkatkan nilai kerapatan, keteguhan tekan, nilai kalor, dan kadar karbon terikat, serta mampu menurunkan nilai kadar zat menguap. Namun penambahan arang cangkang kelapa sawit juga meningkatkan nilai kadar abu.
Saran
Hasil menunjukkan bahwa briket arang limbah serbuk gergajian dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit ini dapat dijadikan pengganti bahan bakar alternatif karena hasil nilai kalor yang diperoleh sudah sesuai standar yang diharapkan. Penambahan komposisi arang cangkang kelapa sawit yang lebih banyak atau dengan penggunaan bahan baku lain yang memiliki kualitas yang lebih baik dapat dijadikan penelitian lanjutan. Penelitian mengenai uji emisi dan variasi penambahan waktu tekan juga dapat dijadikan penelitian lanjutan dimana dari hasil penelitian lanjutan tersebut nantinya akan dapat melengkapi informasi tentang kualitas briket arang ini secara lebih lanjut.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
DAFTAR PUSTAKA
American Society for Testing and Materianls. 2002. ASTM Standar Coal and Coke D 5. Philadelphia.
Amin, S. 2000. Penelitian Berbagai Jenis Kayu Limbah Pengolahan Untuk Pemilihan Bahan Baku Briket Arang. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia 2000, Vol. 2, No. 1 hal. 41-46. /HUMAS-BPPT/ANY. www.klipingut.wordpress.com. [20 Maret 2008]
Capah, A. G. 2007. Pengaruh Kosentrasi Perekat dan Ukuran Serbuk Terhadap Kualitas Briket Arang Dari Limbah Pembalakan Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.) [Skripsi]. Medan. Departemen Kehutanan. Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara.
Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan, 2006. Data Statistik Perkembangan Produksi Kayu Gergajian Per Provinsi Lima Tahun Terakhir (Sawntimber Productions by Provinces for the Last Five Years). www.dephut.go.id.[28 Mei 2008]
Effendi, K. 2005. Pengaruh Perendaman dan Kadar Air Perekat terhadap Sifat Fisis Mekanis Papan Partikel dari Ampas Tebu. [Skripsi]. Medan. Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Erwandi. 2005. Sumber Energi Arus : Alternatif Pengganti BBM, Ramah
Lingkungan, dan Terbarukan. www.energi.lipi.go.id. [14 Mei 2008].
Goenadi, D. H, Wayan, R. S, dan Isroi. 2005. Pemanfaatan Produk Samping Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Alternatif Terbarukan. www. Isroi.WordPress.com [20 Maret 2008].
Goenadi, D. H. 2006. Berburu Energi di Kebun Sawit. www.litbang.deptan.go.id [20 Maret 2008].
Hendra, D dan S. Darmawan. 2000. Pembuatan Briket Arang dari Serbuk Gergajian dengan Penambahan Tempurung Kelapa. Bul. Penelitian Hasil Hutan 18 : 1 – 9.
Hendra, D. 2007. Pembuatan Briket Arang dari Campuran kayu, Bambu, Sabut Kelapa, dan Tempurung Kelapa sebagai Sumber Energi Alternatif. Bul. Penelitian Hasil Hutan 25 : 242 – 255.
Masturin, A. 2002. Sifat Fisik dan Kimia Briket Arang dari Campuran Arang Limbah Gergajian Kayu [skripsi]. Bogor. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor.
Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009.
USU Repository © 2009
Pari, G. 2002. Industri Pengolahan Kayu Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah [makalah filsafah sains]. Bogor. Institut Pertanian Bogor.
Rizza S. 1994. Kelapa Sawit, Upaya Peningkatan Produktivitas. Yogyakarta. Kanisius.
Sekianti, R. 2008. Analisis Teknik dan Finansial pada Produk Bahan Bakar Briket dari Cangkang Kelapa Sawit..www.indoskripsi.com. [14 Mei 2008].
Sulistyanto, A. 2006. Karakteristik Pembakaran Biobrilet Campuran Batubara dan Sabut Kelapa. J Media Mesin 7:77-84
Tano, E. 1997. Pedoman Membuat Perekat Sintesis. Jakarta: Rineka Cipta
Triono, A. 2006. Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) dan Sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) dengan Penambahan Tempurung Kelapa (Cocos nucifera L.) [skripsi]. Bogor. Departemen Hasil Hutan. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood : Structure, Properties, Utilization, New York, Van Nostrand Reinhard