4
II. TINJAUAN
PUSTAKA
2.1 Proses Pemucatan (Bleaching) CPO
Pemucatan atau bleaching merupakan suatu tahap proses pemurnian minyak untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak. Pemucatan ini dilakukan dengan mencampur minyak dengan sejumlah kecil adsorben, seperti tanah serap (fuller earth), lempung aktif (activated clay), arang aktif, atau dapat juga dengan menggunakan bahan kimia. Proses penyisihan warna sebenarnya tidak hanya terjadi pada proses pemucatan. Pada proses deodorizing dan degumming juga terjadi penyisihan warna dari CPO. Pada proses pemucatan penyisihan warna CPO hanya sekitar 50% sedangkan total penyisihan warna untuk keseluruhan proses
refining sekitar 75-90% (Wahyudi, 2000).
Zat warna dalam minyak terdiri dari zat warna alamiah dan zat warna hasil degradasi zat warna alamiah/ zat warna disebabkan oleh organologam. Zat warna alamiah dalam minyak dapat dihilangkan dengan penambahan adsorben, sedangkan zat warna yang disebabkan oleh organologam dihilangkan dengan senyawa pembentuk kompleks. Zat warna yang termasuk dalam zat warna alamiah adalah karoten, klorofil, xanthofil, dan anthosianin. Karoten merupakan pigmen yang menghasilkan warna merah, kuning, atau jingga dan memiliki struktur dasar yang sama. Warna minyak juga ditentukan oleh komponen-komponen lain selain pigmen tapi pengaruhnya relatif kecil karena minyak kelapa sawit mengandung karoten dalam jumlah yang tinggi. Kandungan karoten dalam minyak sawit (ordinary) kurang lebih 500-700 ppm (Ketaren, 1986). Dengan proses pemurnian CPO diperoleh total kandungan karoten minyak sawit komersial menjadi 17 ppm (Rianto, 1995).
Selain penghilangan zat warna, pemucat juga dapat mengurangi komponen-komponen lain yang tidak diinginkan seperti logam-logam transisi sekitar 0,001-0,1 ppm. Proses pemucatan juga dapat mengurangi kadar sabun hasil proses netralisasi hingga 5-10 ppm, sedangkan kadar asam lemak bebas akan bertambah secara lambat. Selain itu, pemucatan juga akan
5 menyerap sebagian suspensi koloid (gum dan resin) serta hasil degradasi minyak seperti peroksida (Ketaren, 1986).
2.2 Bentonit
Arifin dan Sudrajat (1997) menyatakan bahan dasar yang digunakan untuk membuat bleaching earth adalah bentonit. Nama bentonit ini pertama kali digunakan Knight pada tahun 1898, untuk suatu jenis lempung tanah pemucat yang terdapat di daerah Benton, Rockcreek, Wyoming, Amerika Serikat. Bentonit merupakan istilah bahan galian yang digunakan di dalam dunia perdagangan untuk sejenis batu liat yang mengandung mineral montmorillonit sebagai komponen utamanya. Rumus kimia montrmorilonit adalah (Mg, Ca) O. Al2O3. 5SiO2. 8H2O. Mineral-mineral montmorillonit
umumnya berupa butiran halus/sedang, lapisan-lapisan penyusunnya tidak terikat dengan kuat. Dalam kontaknya dengan air, mineral-mineral tersebut menunjukkan pengembangan antar lapis yang menyebabkan volumenya meningkat menjadi dua kali lipat atau lebih. Potensi mengembang dan mengerut, dan adanya muatan negatif yang tinggi merupakan penyebab mineral ini dapat menerima dan menyerap ion-ion logam dan kation-kation organik. Menurut Tank (1993), sifat-sifat bentonit adalah sebagai berikut:
a. Berwarna dasar putih dengan sedikit kecoklatan atau kemerahan atau kehijauan tergantung dari jenis dan jumlah fragmen mineral-mineralnya.
b. Bersifat sangat lunak, ringan, mudah pecah, terasa seperti sabun, mudah menyerap air dan dapat melakukan pertukaran ion.
c. Berat jenisnya berkisar 2,4-2,8 gram/cm3.
Menurut Arifin dan Sudrajat (1997), secara umum bentonit dibagi menjadi dua jenis, yaitu :
a. Swelling bentonite, adalah bentonit yang volumenya mengembang (swelling) hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air dan tetap tersdispersi beberapa waktu dalam air. Jenis ini disebut juga jenis Wyoming dan secara kimia mengandung natrium sehingga disebut juga ‘Natrium Bentonit’.
6 Natrium Bentonit dalam keadaan kering berwarna putih atau
cream, sebaliknya pada keadaan basah dan terkena sinar
matahari akan berwarna mengkilap, bentonit tipe ini sering dipakai sebagai lumpur pembilas dalam pemboran minyak bumi. b. Non swelling bentonite, adalah jenis bentonit dimana volumenya
kurang mengembang (non swelling) apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi di dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik sehingga digunakan sebagai absorben pada proses pemucatan CPO atau dikenal dengan bleaching earth.
2.3 Bleaching Earth
Bleaching earth merupakan sejenis tanah liat dengan komposisi
utamanya terdiri dari SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, dan MgO (Tabel 1).
Tabel 1. Komposisi kimia bleaching earth jenis Landau Raw Clay (LRC) dan Florida Clay (FC)
Komposisi Kimia (%) Jenis Absorben
LRC FC SiO2 59.0 56.9 Al2O3 22.9 11.6 Fe2O3 3.4 3.3 CaO 0.9 3.1 MgO 1.2 6.3 Sumber : Arifin dan Sudrajat, 1997
Dalam perdagangan bleaching earth mempunyai nama dan komposisi kimia yang berbeda. Bleaching earth yang berasal dari Amerika dikenal dengan nama Floridin (Florida earth), bleaching earth yang berasal dari Inggris disebut Fuller’s Earth. Bleaching earth yang berasal dari Rusia, Kanada, dan Jepang dikenal dengan nama Gluchower Kaolin. Secara umum spesifikasi bleaching earth dapat dilihat pada Tabel 2.
7 Tabel 2. Spesifikasi bleaching earth
Karakteristik Fisik 1. Bentuk 2. Warna 3. Ukuran Partikel 4. Bulk Density Serbuk (powder) Cream keputih-putihan
65% lolos ayakan 150 mesh dengan 5% lolos ayakan 200 mesh
0,5-0,8 g/ml Karakteristik Kimiawi 1. Kadar air 2. pH Slurry Maks. 5 % 4-5 Sumber : Wahyudi (2000)
Menurut Wahyudi (2000), bleaching earth telah lama digunakan untuk proses adsorpsi komponen warna dalam minyak nabati. Pada awalnya bleaching earth digunakan dalam bentuk bentonit alami tanpa proses aktivasi. Bleaching earth dalam bentuk alami pada umumnya hanya mampu menyerap ion-ion bermuatan positif, baik ion anorganik maupun organik. Hal ini terjadi karena mineral montmorillonit yang terdapat dalam bentonit mempunyai lapisan silikat yang bermuatan negatif dengan lingkungan permukaan mineral yang bersifat hidrofilik. Untuk meningkatkan kemampuan bentonit dalam menyerap senyawa-senyawa organik, terutama yang bersifat nonpolar, seperti senyawa-senyawa hidrokarbon aromatik, maka bentonit tersebut perlu diaktivasi terlebih dahulu. Ada dua cara aktivasi untuk meningkatkan daya serap bentonit: a. Aktivasi dengan pemanasan
Pengaktifan dengan pemanasan bertujuan agar air yang terikat dicelah-celah molekul dapat teruap, sehingga porositasnya meningkat. Proses ini sangat sesuai pada jenis bentonit Swelling.
b. Aktivasi dengan pengasaman.
Pengaktifan dengan pengasaman dapat menaikkan angka perbandingan antara SiO2 : Al2O3. Proses ini dilakukan dengan cara
8 konsentrasi tertentu dengan waktu perendaman tertentu pula. Proses ini sangat sesuai untuk dilakukan untuk bentonit yang non swelling.
Menurut Ketaren (1986), aktivasi menggunakan asam akan
menimbulkan tiga macam reaksi sebagai berikut (Gambar 1): 1) mula-mula asam akan melarutkan komponen Fe2O3, Al2O3, CaO, dan MgO
yang mengisi permukaan adsorben. Hal ini mengakibatkan terbukanya pori-pori yang tertutup sehingga menambah luas permukaan adsorben, 2) selanjutnya ion-ion Ca++ dan Mg++ yang berada pada permukaan kristal adsorben secara berangsur-angsur diganti oleh ion H+ dari asam mineral. 3) sebagian ion H+ yang telah menggantikan ion Ca++ dan Mg++ akan ditukar oleh ion Al+++ yang telah larut dalam larutan asam. Daya pemucat bleaching earth disebabkan oleh ion Al3+ pada permukaan partikel penyerap sehingga dapat lebih efektif mengabsorbsi zat warna.
Gambar 1. Reaksi aktivasi bentonit dengan asam (Ketaren, 1986) + 4 H+ Mg++ Ca++ Clay + 2H+ 2H+ Clay Ca++ Mg++ + Al+++ 2H+ 2H+ Clay + H+ Al+++ Clay 3H+
9 2.4. Proses Pemucatan CPO dengan menggunakan Bleaching Earth
Proses pemucatan CPO dengan menggunakan adsorben berhubungan dengan daya adsorbsi. Daya adsorbsi disebabkan oleh karena adsorben memiliki pori dalam jumlah besar dan adsorbsi akan terjadi karena adanya perbedaan energi potensial antara absorben dengan zat yang akan diserap. Penyerapan terhadap warna akan lebih efektif jika adsorben tersebut memiliki bobot jenis yang rendah, ukuran partikel halus, dan pH adsorben mendekati netral. Adsorben yang digunakan untuk memucatkan minyak dapat berupa bleaching earth, arang, dan arang aktif (activated carbon) (Ketaren, 1986).
Di Indonesia, industri minyak goreng umumnya menggunakan
bleaching earth. Hal ini dikarenakan harga bleaching earth jauh lebih
murah dibandingkan arang aktif. Sementara hasil penyerapan zat warna oleh
bleaching earth dan arang aktif ini tidak jauh berbeda (Wahyudi, 2000). Bleaching earth merupakan pilihan yang sangat baik untuk pemucatan
minyak nabati karena bleaching earth lebih efektif memisahkan warna hijau (klorofil) dan residu CPO yang tersimpan lebih sedikit jika dibandingkan dengan arang aktif (Ketaren, 1986).
2.5 Bleaching Earth Bekas (Spent Bleaching Earth/ SBE)
Spent bleaching earth merupakan limbah padat yang dihasilkan dalam
tahapan proses pemurnian minyak dalam industri minyak nabati (Chanrai et
al., 2004). Spent bleaching earth yang berasal dari pemucatan CPO
merupakan campuran antara bleaching earth dan senyawa organik yang berasal dari CPO. Senyawa organik yang berasal dari CPO sebagian besar merupakan senyawa trigliserida (fat) dan komponen organik dalam jumlah relatif kecil adalah digliserida, asam lemak bebas, protein, zat warna alami, dan wax. Selain itu dalam spent bleaching earth juga masih terkandung komponen asam fosfat. Asam fosfat ini berasal dari proses degumming yang terbawa oleh CPO ke unit bleaching (Wahyudi, 2000).
Bleaching earth banyak digunakan pada industri minyak goreng.
10 65 buah industri minyak goreng di Indonesia dengan total kapasitas produksi sebesar 9,9 juta ton per tahun (Tabel 3).
Tabel 3. Jumlah industri minyak goreng dan kapasitas produksinya Provinsi Jumlah Industri
Minyak Goreng Kapasitas Produksi (ton/tahun) Sumatera Utara Sumatera Barat Riau Sumatera Selatan Lampung DKI Jakarta Jawa Barat Banten Jawa Tengah Jawa Timur Kalimantan Barat 19 1 4 2 5 13 7 1 2 8 3 2.713.477 35 1.520.250 531 417 1.698.905 887.656 143.640 290 1.554.600 110 Jumlah 65 9.901.528
Meningkatnya pertumbuhan produksi minyak goreng sawit Indonesia menyebabkan meningkatnya jumlah spent bleaching earth. Jumlah adsorben yang dibutuhkan untuk menghilangkan warna minyak tergantung dari jenis dan tipe warna dalam minyak dan sampai berapa jauh warna tersebut akan dihilangkan. Menurut Devine dan Williams (1961), konsentrasi bleaching earth yang biasa digunakan adalah 1-2% b/b minyak. Namun bila warna yang dikehendaki adalah putih atau kuning pucat, dibutuhkan bleaching earth sebesar 3-5% b/b minyak.
Menurut Wahyudi (2000), apabila merujuk pada Peraturan Pemerintah No.18 Tahun 1999 dalam Tabel 2, Daftar Limbah Spesifik, Kode limbah D-233, Jenis Industri Pengolahan Lemak Hewan/Nabati dan Derivatnya (Lampiran 13), maka spent bleaching earth dapat dikategorikan
11 sebagai B3. Alasan yang menjadi pertimbangan dalam Peraturan Pemerintah tersebut adalah karena mengandung residu minyak dan asam.
Selama ini cara penanganan dan pemanfaatan SBE ini masih belum sesuai dengan peraturan tersebut. Pemanfaatan bahan tersebut sebagai tanah urugan oleh masyarakat merupakan salah satu contohnya. Pengawasan BAPEDAL terhadap penanganan SBE ini belum sungguh-sungguh. Hal ini kemungkinan disebabkan belum adanya kasus luar biasa yang terjadi akibat pembuangan bahan ini. Sebagai limbah B3, spent
bleaching earth harus dibuang pada tempat tertentu yang telah diakreditasi
oleh pemerintah. Biaya pembuangan limbah B3 relatif mahal. Oleh karena itu, sebaiknya pengolahan limbah B3 tersebut sebaiknya dilakukan oleh industri yang menghasilkan limbah itu sendiri. Hal tersebut merupakan anjuran yang terdapat dalam Peraturan Penerintah No. 18 Tahun 1999. Pada PP No.18/99, limbah B3 masih dapat digunakan namun harus diolah sesuai dengan aturan yang ada. Upaya penanganan atau pemanfaatan limbah B3 dikenal dengan 3 R (Recycling, Reuse, dan Recovery). Upaya
recycling adalah memanfaatkan bahan tersebut untuk kegiatan atau proses
lain sedangkan reuse adalah pemanfaatan bahan tersebut untuk digunakan kembali dalam proses yang sama. Upaya recovery adalah pengambilan komponen tertentu dalam limbah B3 untuk dimanfaatkan dalam kegiatan lain. Upaya pemanfaatan tersebut diharapkan dapat meminimalisasi jumlah limbah dan mengurangi tingkat toksisitas serta mengurangi biaya produksi (Wahyudi, 2000).
Selama ini ada beberapa upaya pemanfaatan spent bleaching earth yang banyak dilakukan:
a. Recycling sebagai tanah urugan
Upaya pemanfaatan ini telah sudah sejak lama dilakukan di industri minyak goreng. Cara ini sebenarnya tidak menimbulkan dampak yang sangat merugikan jika ada dalam kuantitas sedikit. Namun cara ini harus dihindari karena dalam kuantitas banyak dapat menyebabkan kebakaran dan sumber polusi yang disebabkan oleh residu minyak (Kheang et al., 2006).
12 b. Recycling sebagai pupuk kelapa sawit.
Pada industri minyak goreng yang dekat kebun kelapa sawit hal ini sering dilakukan. Namun sebelum digunakan, spent bleaching earth dinetralkan terlebih dahulu dengan kapur. Hasil pengapuran ini kemudian ditaburkan pada lahan perkebunan kelapa sawit (Wahyudi, 2000).
c. Reuse spent bleaching earth sebagai adsorben kembali pada proses pemucatan CPO pada industri minyak goreng tersebut (Wahyudi, 2000); Dengan proses aktivasi diharapkan kemampuan penyerapan
spent bleaching earth ini dapat meningkat kembali sehingga dapat
digunakan kembali sebagai adsorben untuk proses refining CPO.
d. Recovery residu CPO dengan Porous Metal Filters menghasilkan minyak sawit kualitas rendah dan derivatnya (Chanrai et al., 2004);
Adapun inovasi dengan Porous Metal Filters dibagi menjadi tiga tahapan yaitu 1) mencampurkan spent bleaching earth dengan pelarut sehingga membentuk adonan; 2) memisahkan padatan dan cairan dari bentuk adonan yang terbentuk pada tahap pertama menjadi fraksi padatan dan fraksi cairan dengan porous metal filters dengan beberapa kali ulangan; 3) ekstraksi minyak dari fraksi cairan yang terbentuk pada pemisahan tahap sebelumnya.
Pada proses ini fraksi padatan hasil proses pemisahan pada tahap kedua disebut juga deoiled bleaching earth. Deolied bleaching earth merupakan spent bleaching earth dengan sedikit residu minyak yang sulit dipisahkan lagi dengan porous metal filters. Bahan ini dapat dijadikan bahan bakar boiler, dan hasil pembakarannya berupa abu dapat digunakan sebagai bahan campuran industri semen. Fraksi cairan kemudian diolah lebih lanjut dapat menghasilkan minyak sawit kualitas rendah atau derivatnya.
13 e. Recovery residu CPO dengan solvent extraction dan
supercritical-fluid extraction menghasilkan metil ester sebagai bahan baku biofuel (Kheang et al., 2006);
Minyak hasil ekstraksi ini umumnya memiliki kualitas yang tidak layak untuk aplikasi pangan karena tingginya kandungan FFA (Free Fatty Acid) dan tingginya bilangan peroksida sehingga biasanya dikonversi menjadi metil ester untuk biofuel dan aplikasi non pangan lainnya. Persentase hasil dari residu minyak yang dapat dipisahkan dari limbah bleaching earth yang digunakan sebagai absorben pada minyak bisa mencapai 20-30% dengan menggunakan ekstraksi pelarut (solvent extraction) dan supercrtical-fluid extraction (Tabel 4).
Tabel 4. Karakteristik residu CPO dari spent bleaching earth Karakteristik
Residu CPO
Solvent Extraction Supercritical-fluid Extraction
WAC NC WAC NC FFA (%) 11,5 12,6 11,5 12,6 Peroxide Value 3,1 3,4 2,8 2,2 Besi (ppm) 0,22 1,24 N.D N.D Tembaga (ppm) 0,32 0,38 N.D N.D Karotene (ppm) 3 6 7 8 Vitamin E (ppm) 0 0 0 38,8 Asam Miristat C14 1,1 1,0 1,2 1,3 Asam Palmitat C16 45,2 44,4 44,5 43,6 Asam Stearat C18 4,9 4,7 5,1 4,9 Asam Oleat C18 37,9 39,4 38,6 39,7 Asam Linoleat C18 10,9 10,5 10,6 10,5 Oil Recovery (%) 30 21 27 20
Sumber : Kheang et al. (2006) Catatan : N.D = Not Detected
WAC = bleaching earth yang diaktivasi dengan pengasaman
14 2.6 Tempurung Kelapa Sawit (Elaeis guinensis)
Menurut Pusat Data dan Informasi Departemen Perindustrian (2007), kelapa sawit termasuk tumbuhan pohon dan tingginya dapat mencapai 24 meter. Bunga dan buahnya berupa tandan serta bercabang banyak. Buahnya kecil dan apabila masak bewarna merah kehitaman. Buah kelapa sawit terdiri dari daging buah kelapa sawit, biji kelapa sawit, tempurung, dan serat. Daging buah kelapa sawit inilah yang diolah menjadi minyak kelapa sawit kasar (Crude Palm Oil/ CPO) sedangkan dari biji kelapa sawit diperoleh minyak inti sawit (Palm Kernel Oil/ PKO). Pemanfaatan tempurung biasanya untuk bahan bakar boiler dan arang, sedangkan serat banyak digunakan untuk industri kertas karena mengandung selulosa yang tinggi. Minyak kelapa sawit mentah banyak diolah menjadi bahan baku minyak goreng dan bahan baku margarin sedangkan minyak inti sawit menjadi bahan baku alkohol dan industri kosmetik . Komposisi rata-rata buah kelapa sawit yang matang dan segar dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Komposisi rata-rata buah kelapa sawit
Bagian Buah Jumlah (% b/b)
Minyak Sawit 29
Air 27
Ampas (Serat) 8
Tempurung 30
Inti 6
Tempurung kelapa sawit (TKS) di Indonesia merupakan limbah biomassa yang potensial untuk dimanfaatkan. Sampai akhir 2005 luas perkebunan kelapa sawit Indonesia mencapai 5.597.157 ha. Dari data yang diketahui bahwa pada tahun 2005 di Indonesia terdapat 320 pabrik pengolahan CPO dengan total kapasitas produksi mencapai 13.520 ton TBS/jam, bahkan dalam beberapa tahun ke depan perkembangannya akan semakin pesat (Ditjen Perkebunan, 2006).
15 Menurut Nurhayati et al. (2005), jika diasumsikan sekitar 7% TBS merupakan limbah TKS berarti setiap jamnya mampu menghasilkan sekitar 946 ton limbah TKS. Lima puluh persen limbah yang berasal dari pabrik pengolahan CPO tersebut digunakan sebagai bahan bakar maka ada sekitar 473 ton TKS/jam yang masih berpotensi untuk dimanfaatkan daripada hanya menjadi bahan campuran pengeras jalan. Karakteristik tempurung kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Karakterisitik tempurung kelapa sawit
Parameter Nilai Kadar Air (%) 25,5 Kadar Abu (%) 2,42 Kandungan Silika (%) 0,92 Kandungan Lignin (%) 50,03 Kandungan Selulosa (%) 65,45
Nilai Kalor (kal/gram) 4465
Sumber : Nurhayati et al. (2005)
Salah satu pemanfaatan limbah TKS yaitu penelitian Nurhayati et
al. (2005) dengan penggunaan teknologi arang terpadu dengan asap cair,
sehingga limbah TKS dapat menghasilkan rendeman arang TKS (23,92% b/b) dan rendemen cuka TKS (19,10% b/b). Pemanfaatan cuka kayu umumnya pada sektor pertanian antara lain dapat membuat tanaman sehat, mereduksi jumlah insektisida dan parasit tanaman, sedangkan pencampurannya dengan nutrisi pupuk dapat membuat tanaman tumbuh lebih baik, sebagai growth promotor dan pupuk alam, dapat menggantikan pupuk kimia, mereduksi bau dari kompos dan pupuk kandang serta menyempurnakan kualitasnya. Pemakaian arang biasanya dapat digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga ataupun industri pengolahan hasil pertanian, sebagai sumber bahan baku arang aktif, bahan baku briket, dan industri kimia. Karakteristik mutu arang TKS dapat dilihat pada Tabel 7.
16 Tabel 7. Karakteristik arang tempurung kelapa sawit
Parameter Nilai SNI*
Kadar Air (%) 3,90 6
Kadar Abu (%) 4,20 4
Kadar Zat Mudah Menguap (%) 27,99 30
Kadar Karbon Terikat(%) 67,82 -
Nilai Kalor (kal/gr) 4947 -
Sumber : Nurhayati et al. (2005)
*Standar Nasional Indonesia (1989)
2.7 Pembuatan Briket
Briket merupakan bahan bakar padat dengan dimensi tertentu yang seragam, diperoleh dari hasil pengempaan bahan berbentuk curah, serbuk, berukuran relatif kecil atau tidak beraturan karena sulit digunakan sebagai bahan bakar dalam bentuk aslinya (Agustina, 2007). Ada beberapa tahap penting yang perlu dilalui di dalam pembuatan briket yaitu perlakuan terhadap bahan baku (sortasi, pengeringan, karbonisasi/tidak, pengecilan ukuran), pencampuran serbuk arang dan perekat, pengempaan, dan pengeringan.
2.7.1 Perlakukan Terhadap Bahan Baku
Sebelum dilakukan pengempaan, terlebih dahulu perlu dilakukan perlakuan terhadap bahan baku. Perlakukan tersebut tergantung pada keadaan dan jenis bahan yang akan diproses. Perlakuan terhadap bahan baku sebelum pengempaan antara lain adalah sortasi, penggilingan, dan pengeringan. Menurut Abdullah et
al. (1998) masing-masing perlakuan dijelaskan sebagai berikut:
a. Sortasi; sortasi perlu dilakukan untuk memisahkan benda dari benda asing seperti metal, dan bahan pengotor lainnya.
b. Pengeringan bahan baku; pengeringan dimaksudkan untuk mengurangi kadar air bahan yang terlalu tinggi,
c. Pirolisis; merupakan penguraian biomassa (lysis) karena panas
17 mengurangi asap pembakaran, mempermudah penyimpanan, memudahkan proses pengempaan sehingga menghasilkan briket yang utuh (tidak mudah terpisah), serta meningkatkan kadar karbon karena semakin besar kandungan karbon dalam suatu bahan, semakin baik fungsi bahan tersebut sebagai bahan bakar karena akan menghasilkan energi yang lebih besar. Djatmiko et
al. (1976) menyatakan bahwa secara garis besar pengarangan
dibagi menjadi empat tahap, yaitu:
1) Pada permulaan pemanasan, air dalam bahan menguap. Kemudian dilanjutkan dengan penguraian selulosa sampai suhu 260°C. Destilat yang terjadi sebagian besar mengandung asam-asam dan sedikit methanol. Asam cuka dan asam-asam lainnya terutama dihasilkan pada suhu 200-260°C.
2) Pada suhu 260-310°C sebagian besar selulosa terurai secara intesif. Pada tingkatan ini banyak dihasilkan cairan piroglinat, gas serta sedikit ter yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengawet. Cairan piroglinat ini berwarna kecoklatan dan mengandung persenyawaan organik yang mempunyai titik didih rendah seperti cuka, metanol, dan ter terlarut.
3) Pada suhu 310-500°C lignin terurai dan dihasilkan lebih banyak ter, sedangkan cairan piroglinat dan gas menurun. Ter tersebut sebagian besar berasal dari permunian lignin. Dengan meningkatnya suhu dan lama waktu, maka gas CO2 semakin berkurang sedangkan gas CO, CH4 dan H2
semakin bertambah.
4) Pada suhu 500-1000°C diperoleh gas yang tidak dapat diembunkan terutama dari gas hidrogen. Tahap ini merupakan proses pemurnian arang.
18 d. Penggilingan;
Penggilingan dilakukan apabila ukuran bahan tidak memungkinkan untuk dikempa dan perlu direduksi ukurannya. Penggillingan juga bertujuan untuk menyeragamkan ukuran bahan sehingga memudahkan proses pengempaan. Sebaiknya partikel arang mempunyai ukuran 40-60 mesh (Suryani, 1986). Perbedaan ukuran serbuk arang berpengaruh terhadap keteguhan tekan dan kerapatan arang briket, semakin halus ukuran partikel makin tinggi pula kerapatan dan keteguhan tekan briket yang dihasillkan (Nurhayati, 1983).
2.7.2 Pencampuran dengan perekat
Tujuan pencampuran serbuk arang dengan perekat adalah untuk memberikan lapisan tipis dari perekat pada permukaan partikel arang. Ditinjau dari macam bahan perekat yang dipergunakan menurut Hartoyo et al. (1978), ada dua golongan perekat, yaitu perekat yang berasap (tar, pitch, clay, dan molase) dan perekat yang kurang berasap (pati, dekstrin, dan tepung beras). Pemakaian tar, pitch, clay dan molase sebagai bahan perekat menghasilkan briket yang berkekuatan tinggi tetapi mengeluarkan banyak asap jika dibakar. Asap yang terjadi pada saat pembakaran, disebabkan adanya komponen yang mudah menguap seperti air, bahan organik dan lain-lain. Bahan perekat pati, dekstrin, dan tepung beras akan menghasilkan briket yang tidak berasap dan tahan lama tetapi nilai kalornya tidak setinggi arang kayu. Bahan perekat dari tumbuh-tumbuhan seperti pati (tapioka) memiliki keuntungan dimana jumlah perekat yang dibutuhkan untuk jenis ini jauh lebih sedikit bila dibandingkan dengan bahan perekat hidrokarbon. Kelemahannya adalah briket yang dihasilkan kurang tahan terhadap kelembapan. Hal ini disebabkan tapioka memiliki sifat dapat menyerap air dari udara.
19 Achmad (1991) menyatakan bahwa untuk setiap 1000 gram serbuk arang cukup dicampurkan dengan perekat yang terdiri dari 30 gram tapioka (3% dari berat serbuk arang) dan air sebanyak satu liter. Kadar perekat tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket yang sering menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5 %.
2.7.3 Pengempaan atau Densifikasi
Suryani (1986) menyatakan tekanan pengempaan pada pembuatan briket arang dilakukan untuk menciptakan ikatan antara permukaan bahan perekat dan bahan yang direkatkan. Disamping itu tekanan diperlukan supaya perekat dapat menyebar secara sempurna ke dalam celah-celah dan keseluruhan permukaan arang. Hartoyo et
al. (1978) menyatakan bahwa pada umumnya semakin tinggi tekanan
yang diberikan akan memberikan kecenderungan menghasilkan arang briket dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi pula. Pada proses pengempaan, besarnya tekanan per satuan luas yang dikenakan terhadap bahan yang didensifikasi penting untuk diperhatikan. Besarnya tekanan pengempaan akan berpengaruh terhadap kerapatan dan penambahan tekanan melebihi batas tertentu akan meyebabkan kekuatan briket menurun kembali karena bahan perekat itu terbuang keluar.
2.7.4 Pengeringan Briket
Briket yang dihasilkan setelah pengempaan masih mengandung air yang cukup tinggi (sekitar 50%). Oleh sebab itu perlu dilakukan pengeringan yang dapat dilakukan dengan berbagai macam alat pengering seperti klin, oven, atau penjemuran dengan menggunakan sinar matahari. Suhu dan waktu penjemuran yang digunakan dalam pembuatan briket tergantung dari jumlah kadar air campuran dan macam pengering. Suhu pengeringan yang umum dilakukan adalah 60°C selama 24 jam dengan menggunakan oven (Suryani, 1986).
20 2.8 Mutu Briket
Sampai saat ini belum ada standar mutu briket yang dikeluarkan oleh pemerintah Indonesia (Standar Nasional Indonesia), tetapi sifat fisik dan kimia briket arang buatan Jepang, Amerika, dan Inggris dapat dijadikan sebagai acuan (Tabel 8). Kualitas briket arang umumnya ditentukan berdasarkan sifat fisik dan kimianya antara lain ditentukan oleh kadar air, kadar abu kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat (ASTM-1959), kerapatan, keteguhan tekan (ASTM-1970), dan nilai kalor (ASTM-1982).
Tabel 8. Sifat briket arang buatan Jepang, Amerika, dan Inggris
No Sifat Briket Jepang Amerika Inggris
1. Kadar air (%) Maks 6 Maks 6 Maks 4 2. Kadar abu (%) Maks 6 Maks 13 Maks 9 3. Kadar zat mudah
menguap (%)
Maks 30 Maks 19 Maks 16
4. Kadar karbon terikat (%) Min 60 Min 58 Min 75
5. Kerapatan (gram/cm3) - - Min 1
6. Keteguhan tekan (kg/cm2) - - Min 13
7. Nilai Kalor (kal/gram) Min 6000 Min 6500 Min 7300 Sumber: Pari et al. (1990)
Salah satu persyaratan briket yang baik adalah memiliki nilai kalor sepadan dengan bahan bakar lain. Nilai kalor unit dari berbagai bahan bakar dapat dilihat pada Lampiran 1 dan nilai kalor beberapa jenis briket biomassa pada Lampiran 2.
