PROPOSAL PENELITIAN 2018

(1)

Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi

Gedung BPPT II Lantai 19, Jl. MH. Thamrin No. 8 Jakarta Pusat http://simlitabmas.ristekdikti.go.id/

PERBAIKAN

PROTEKSI ISI PROPOSAL

Dilarang menyalin, menyimpan, memperbanyak sebagian atau seluruh isi proposal ini dalam bentuk apapun kecuali oleh pengusul dan pengelola administrasi penelitian

PROPOSAL PENELITIAN 2018

ID Proposal: 6e094a91-9f9d-48ef-ac8b-8b9aa30643ae Rencana Pelaksanaan Penelitian: tahun 2019 s.d. tahun 2019

1. JUDUL PENELITIAN

Penambahan Sabut Kelapa dan Penggunaan Lem Kayu sebagai Perekat untuk Meningkatkan Nilai Kalor (Calorific Value) pada Biobriket Enceng Gondok (Eichhornia Crassipes)

Bidang Fokus RIRN / Bidang Unggulan Perguruan

Tinggi

Tema Topik (jika ada) Rumpun Bidang

Ilmu

Energi dan Energi Terbarukan

Teknologi Substitusi Bahan Bakar

Pengembangan dan pemanfaatan bioenergi untuk transportasi, listrik dan

industri

Teknik Sipil

Kategori (Kompetitif

Nasional/

Desentralisasi/

Penugasan)

Skema Penelitian

Strata (Dasar/

Terapan/

Pengembangan)

SBK (Dasar, Terapan, Pengembangan)

Target Akhir

TKT

Lama Penelitian

(Tahun)

Penelitian Kompetitif Nasional

Penelitian Dosen Pemula

SBK Riset Pembinaan/Kapasitas

SBK Riset

Pembinaan/Kapasitas 6 1

2. IDENTITAS PENGUSUL

Nama, Peran

Perguruan Tinggi/

Institusi

Program Studi/

Bagian Bidang Tugas ID Sinta H-Index

INDRI YANTI Ketua Pengusul

Universitas

Wiralodra Teknik Sipil 6202023 0

MUH PAUZAN S.Si, M.Sc.

Anggota Pengusul 1

Universitas Wiralodra

Teknik

Komputer 6202020 0

3. MITRA KERJASAMA PENELITIAN (JIKA ADA)

Pelaksanaan penelitian dapat melibatkan mitra kerjasama, yaitu mitra kerjasama dalam melaksanakan penelitian, mitra sebagai calon pengguna hasil penelitian, atau mitra investor

Mitra Nama Mitra

(2)

4. LUARAN DAN TARGET CAPAIAN Luaran Wajib

Tahun

Luaran Jenis Luaran

Status target capaian (accepted, published, terdaftar atau granted,

atau status lainnya)

Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten, keterangan

sejenis lainnya)

1 Model produk -

Luaran Tambahan

Tahun

Luaran Jenis Luaran

Status target capaian (accepted, published, terdaftar atau granted,

atau status lainnya)

Keterangan (url dan nama jurnal, penerbit, url paten, keterangan

sejenis lainnya)

1

Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Terakreditasi

accepted/published

Jurnal Penelitian Hutan dan Konservasi Alam, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hutan

5. ANGGARAN

Rencana anggaran biaya PPM mengacu pada PMK yang berlaku dengan besaran minimum dan

maksimum sebagaimana diatur pada buku Panduan Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Edisi 12.

Total RAB 1 Tahun Rp. 17,800,000 Tahun 1 Total Rp. 17,800,000

Jenis Pembelanjaan Item Satuan Vol. Biaya

Satuan Total

Bahan ATK Paket 1 300,000 300,000

Bahan Bahan Penelitian (Habis

Pakai) Unit 1 1,400,000 1,400,000

Bahan Barang Persediaan Unit 1 600,000 600,000

Pengumpulan Data HR Pembantu Peneliti OB 1 420,000 420,000

Pengumpulan Data HR Sekretariat/Administrasi

Peneliti OB 1 300,000 300,000

Sewa Peralatan Peralatan penelitian Unit 1 9,000,000 9,000,000

Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan

Biaya Publikasi artikel di

Jurnal Nasional Paket 1 880,000 880,000

Sewa Peralatan Transport penelitian OK

(kali) 2 300,000 600,000

Pelaporan, Luaran Wajib, dan Luaran Tambahan

Uang harian rapat di dalam

kantor OH 2 350,000 700,000

Analisis Data Biaya analisis sampel Unit 6 600,000 3,600,000

(3)

RINGKASAN

Selama ini masyarakat masih sangat bergantung pada energi fosil, energi ini sebagian besar digunakan pada sektor rumah tangga, industri dan transportasi. Sedangkan cadangan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batu bara yang selama ini merupakan sumber utama energi jumlahnya semakin menipis. Menipisnya cadangan energi fosil harus disiasati dengan penyediaan energi alternatif yang dapat diperbaharui, melimpah jumlahnya dan ekonomis sehingga terjangkau oleh masyarakat luas. Salah satu sumber energi alternatif adalah energi biomassa, energi ini diperoleh dari bahan-bahan limbah organik

Salah satu produk dari energi biomassa adalah biobriket. Biobriket berbahan baku kayu memiliki nilai kalor (calorific value) yang paling tinggi. Hal ini disebabkan oleh kerapatan massanya yang besar dan memiliki gas emisi rendah saat pembakaran. Nilai kalor briket arang kayu sebesar 6000 kal/g sedangkan biobriket enceng gondok berkisar 3000 kal/g. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan nilai kalornya dengan cara menambahkan serabut kelapa dan penggunaan lem kayu sebagai perekat.

Langkah-langkah penelitian ini adalah studi literatur, pengumpulan alat dan bahan, karbonisasi (pengarangan), pembriketan dengan 3 variasi perbandingan antara enceng gondok dengan sabut kelapa; 25:75, 50:50, 75:25 berturut-turut. Konsentrasi lem perekat sebesar 10%.

Luaran penelitain adalah dapat dimuat pada jurnal nasional terakreditasi dan diperoleh biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa dengan nilai kalor yang tinggi.

Tingkat kesiapterapan teknologi (TKT) termasuk pada TKT umum dan hard engineering yang meliputi: prinsip dasar dari teknologi diteliti dan dilaporkan 90%, formulasi konsep sebesar 90%, pembuktian konsep fungsi 95%, validasi komponen dalam lingkungan laboratorium 85%,

validasi komponen dalam lingkungan yang relevan 85% dan demonstrasi model/biobriket 100%.

Oleh karena itu persentase untuk mendapatkan biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa dengan nilai kalor tinggi sebesar 91%.

biobriket, enceng gondok, sabut kelapa, lem kayu, nilai kalor.

LATAR BELAKANG 1.1. Latar Belakang

Selama ini masyarakat masih sangat bergantung pada energi fosil, energi ini sebagian besar digunakan pada sektor rumah tangga, industri dan transportasi. Sedangkan cadangan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batu bara yang selama ini merupakan sumber utama energi jumlahnya semakin menipis [1]. Menipisnya cadangan energi fosil harus disiasati dengan Ringkasan penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, serta uraian TKT penelitian yang diusulkan.

Kata kunci maksimal 5 kata

Latar belakang penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang dan permasalahan yang akan diteliti, tujuan khusus, dan urgensi penelitian. Pada bagian ini perlu dijelaskan uraian tentang spesifikasi khusus terkait dengan skema.

(4)

penyediaan energi alternatif yang dapat diperbaharui, melimpah jumlahnya dan ekonomis sehingga terjangkau oleh masyarakat luas [2]. Salah satu sumber energi alternatif adalah energi biomassa, energi ini diperoleh dari bahan-bahan limbah organik. Kelebihan energi biomassa dibanding dengan energi fosil adalah energinya dapat diperbaharui, memiliki senyawa sulfur rendah, emisi CO2 alami dan ketersediaannya melimpah.

Salah satu produk dari energi biomassa adalah biobriket. Biobriket bisa dibuat dari berbagai bahan organik seperti serbuk gergajian kayu, batok kelapa, sabut kelapa dan enceng gondok [3]. Ditinjau dari ketersediaan dan nilai ekonomis enceng gondok lebih baik daripada bahan baku briket lainnya[4]. Briket berbahan baku kayu memiliki nilai kalor (calorific value) yang paling tinggi. Hal ini disebabkan oleh kerapatan massanya yang besar dan memiliki gas emisi rendah saat pembakaran.

Nilai kalor briket arang kayu sebesar 6000 kal/g sedangkan biobriket enceng gondok berkisar 3000 kal/g [5]. Penelitian yang dilakukan oleh ighodalo dkk (2017) menunjukkan bahwa biobriket enceng gondok memerlukan waktu 57 menit untuk merebus air menjadi mendidih sedangkan dengan kompor minyak tanah hanya memerlukan 24 menit. Durasi waktu yang lama ini disebabkan oleh kecilnya nilai kalor pada biobriket enceng gondok. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan nilai kalornya dengan cara menambahkan sabut kelapa dan penggunaan lem kayu sebagai perekat. Penambahan sabut kelapa untuk meningkatkan kerapatan massa serta mengurangi emisi gas (O2) pada biobriket enceng gondok sehingga diperoleh nilai kalor yang lebih tinggi. Lem kayu digunakan sebagai perekat karena telah terbukti mampu meningkatkan nilai kalor pada biobriket enceng gondok [2].

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana cara meningkatkan nilai kalor pada biobriket enceng gondok?

2. Berapa perbandingan optimal antara sabut kelapa dengan enceng gondok untuk menghasilkan nilai kalor tertinggi?

3. Berapa perbandingan waktu memasak antara biobriket dengan kompor gas sebagai sumber energi?

(5)

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Meningkatkan nilai kalor pada biobriket enceng gondok

2. Mendapatkan perbandingan optimal serabut kelapa dengan enceng gondok untuk menghasilkan nilai kalor tertinggi.

3. Membandingkan waktu memasak antara biobriket dengan kompor gas sebagai sumber energi.

1.4. Urgensi Penelitian

Biobriket enceng gondok (nilai kalor yang lebih tinggi) lebih diterima masyarakat sebagai energi alternatif dari energi fosil yang digunakan selama ini.

TINJAUAN PUSTAKA . Tinjauan Pustaka

Hendra, 2010 membuat 3 jenis biobriket enceng gondok dengan tapioka sebagai perekat.

Jenis-jenis biobriket tersebut: arang enceng gondok, campuran arang dan serbuk enceng gondok dan serbuk enceng gondok. Hasil penelitian menunjukkan briket dari arang enceng gondok memiliki nilai kalor tertinggi yaitu 3347 kal/g, pada briket ini kadar karbon terikatnya paling tinggi dibanding jenis lain[3]. Nilai kalor tertinggi yang diperoleh masih kecil dibandingkan nilai kalor biobriket bahan baku kayu (6000 kal/g) sehingga diperlukan penelitian menggunakan bahan campuran dan bahan perekat yang lain untuk memperoleh nilai kalor yang lebih tinggi.

Karim dkk, 2014 membuat biobriket enceng gondok dengan 2 jenis perekat yaitu lem kayu dann tepung tapioka. Persentase perekat divariasi 4%, 6%, 8%, 10% dan 12%. Hasil penelitian menunjukkan nilai kalor tertinggi sebesar 4341,67 kal/g diperoleh pada perekat lem kayu sebesar 8%. Sedangkan nilai kalor terendah diperoleh pada perekat tapioka 4% sebesar 4238,67 kal/g [2].

Penelitian ini mampu meningkatkan nilai kalor dengan menggunakan lem kayu sebagai perekat, jika enceng gondok dicampur dengan bahan lain (kerapatan lebih besar) maka dimungkinkan diperoleh nilai kalor lebih besar.

Tinjauan pustaka tidak lebih dari 1000 kata dengan mengemukakan state of the art dalam bidang yang diteliti. Bagan dapat dibuat dalam bentuk JPG/PNG yang kemudian disisipkan dalam isian ini. Sumber pustaka/referensi primer yang relevan dan dengan mengutamakan hasil penelitian pada jurnal ilmiah dan/atau paten yang terkini. Disarankan penggunaan sumber pustaka 10 tahun terakhir.

(6)

Rezania dkk, 2016 membuat biobriket enceng gondok dicampur dengan sabut limbah kelapa sawit dengan perbandingan 25, 50, 75, 90 dan 100%. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka. Hasil penelitian menunjukkan nilai kalor tertinggi diperoleh pada persentase campuran 25% enceng gondok : 75% sabut limbah kelapa sawit yaitu sebesar 17,17 MJ/kg. Sedangkan secara teoritis nilai kalor tertinggi diperoleh pada persentase campuran 50:50 [4]. Penelitian ini tidak mebandingkan langsung nilai kalor, kadar abu maupun kadar air biobriket enceng gondok sebelum dan setelah dicampur sabut limbah kelapa sawit tapi lebih fokus pada perbandingan campuran optimum keduanya untuk menghasilkan biobriket terbaik. Selain itu penelitian ini tidak menggunakan lem kayu sebagai perekat, padahal dari hasil penelitan sebelumnya lem kayu menghasilkan nilai kalor lebih tinggi daripada tepung tapioka.

Berdasarkan hasil pada penelitian-penelitian sebelumnya, penelitian ini berupaya untuk membuat biobriket enceng gondok dengan nilai kalor yang lebih tinggi. Upaya yang dilakukan adalah mencampur enceng gondok dengan sabut kelapa serta menggunakan lem kayu sebagai perekat.

2.2. Road Map Penelitian

Road map penelitian ini dapat dilihat pada gambar di bawah.

Gambar 2.1. Road Map penelitian biobriket enceng gondok.

(7)

2.3. Landasan Teori 2.3.1. Enceng Gondok

Enceng gondok (Eichhornia crossipes) merupakan tumbuhan air yang tumbuh di rawa- rawa, danau, waduk dan sungai yang alirannya tenang. Enceng gondok yang berada di perairan indonesia mempunyai bentuk dan ukuran yang beraneka ragam, mulai dari ketinggian beberapa centimeter sampai 1,5 meter, dengan diameter mulai dari 0,9 cm sampai 1,9 cm. Enceng gondok dewasa terdiri dari akar, bakal tunas, tunas atau stolon, daun, petiole dan bunga. Daun-daun enceng gondok berwarna hijauterang berbentuk telur yang melebar atau hampir bulat dengan garis tengah sampai 15 cm. Pada bagian tangkai daun terdapat massa menggelembung yang berisi serat.

Kelopak bunga berwarna ungu muda agak kebiruan. Setiap bakal putik dapat menghasilkan sekitar 500 bakal biji atau 5000 biji setiap tangkai bunga. Pertumbuhan enceng gondok sangat cepat yaitu sebesar 3% per hari [5].

Kandungan kimia enceng gondok kering dapat dilihat pada tabel di bawah ini;

Tabel 1. Kandungan senyawa kimia enceng gondok kering

Senyawa kimia Persentase (%)

Selulosa 64,51

Pentosa 15,61

Lignin 7,69

Silika 5,56

Abu 12

2.3.2. Sabut Kelapa

Sabut kelapa adalah salah satu biomassa yang mudah didapatkan dan merupakan hasil sampingan pertanian. Sabut kelapa terdiri dari serat (fiber) dan gabus (pitch) yang menghubungkan satu serat dengan serat yang lainnya. Sabut kelapa merupakan bagian yang cukup banyak dari buah kelapa, yaitu kurang lebih 35% dari berat keseluruhan buah [6]. Sabut kelapa terdiri dari 75% serat dan 25% gabus. Potensi penggunaan serat sabut kelapa sebagai biosorben untuk menghilangkan logam berat dari perairan cukup tinggi karena serat sabut kelapa mengandung lignin (35% - 45%) dan selulosa (23% - 43%).

(8)

2.3.3. Bahan Perekat

Bahan perekat terbagi menjadi dua; perekat berasap dan perekat yang kurang berasap.

Keuntungan bahan perekat kurang berasap (pati, tepung beras dan lain-lain) adalah menghasilkan biobriket yang tahan lama. Kekurangannya adalah nilai kalor briketnya tidak tinggi. Berdasarkan penelitian sebelumnya oleh Karim, dkk [2] nilai kalornya bisa lebih tinggi jika menggunakan lem kayu jenis epoxy sebagai bahan perekat.

2.3.4. Proses Karbonisasi

Proses karbonisasi merupakan suatu proses dimana bahan-bahan dipanaskan dalam ruangan tanpa kontak dengan udara selama proses pembakaran sehingga terbentuk arang. Menurut Hasani (1996) dalam Fachry, dkk [5], proses karbonisasi merupakan suatu proses pembakaran tidak sempurna dari bahan-bahan organik dengan jumlah oksigen yang sangat terbatas, menghasilkan arang serta menyebabkan penguraian senyawa organik yang menyusun struktur bahan membentuk uap air, metanol, uap-uap asam asetat dan hidrokarbon.

Proses pengarangan dapat dibagi menjadi empat tahap sebagai berikut:

(a) Penguapan air, kemudian penguraian selulosa menjadi destilat yang sebagian besar mengandung asam-asam dan metanol.

(b) Penguraian selulosa secara intensif hingga menghasilkan gas serta sedikit air.

(c) Penguraian senyawa lignin menghasilkan lebih banyak tar yang akan bertambah jumlahnya pada waktu yang lama dan suhu tinggi.

(d) Pembentukan gas hidrogen merupakan proses pemurnian arang yang terbentuk.

2.3.5. Teknologi Pembriketan

Proses pembriketan adalah proses pengolahan bahan dengan perlakuan penggerusan, pencampuran bahan baku, pencetakan dan pengeringan pada kondisi tertentu sehingga diperoleh briket yang mempunyai bentuk, ukuran fisik dan sifat kimia tertentu. Tujuan dari pembriketan adalah untuk meningkatkan kualitas bahan yang akan dibakar. Beberapa faktor yang mempengaruhi pembriketan antara lain:

(a) Ukuran dan distribusi partikel (b) Kekerasan bahan

(c) Sifat elastisitas dan plastisitas bahan

(9)

Secara umum beberapa spesifikasi briket yang dibutuhkan oleh konsumen adalah:

1) Daya tahan briket

2) Ukuran dan bentuk yang sesuai untuk penggunaannya 3) Bersih (tidak berasap), terutama untuk sektor rumah tangga.

4) Bebas gas-gas berbahaya.

5) Sifat pembakaran yang sesuai dengan kebutuhan (kemudahan dibakar, efisiensi energi, pembakaran yang stabil).

METODE

Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2019 - Desember 2019, bertempat di Fakultas Teknik Universitas Wiralodra, Indramayu.

3.2. Alat dan Bahan 3.2.1. Alat

1. Ketel pembakaran 2. Ayakan

3. Alat pencetak briket 4. Oven

5. Neraca analitik 6. Cawan porselin 7. Dessicator 8. Spatula 9. Loyang

10. Batang pengaduk 11. Gelas beker

Metode atau cara untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan ditulis tidak melebihi 600 kata.

Bagian ini dilengkapi dengan diagram alir penelitian yang menggambarkan apa yang sudah dilaksanakan dan yang akan dikerjakan selama waktu yang diusulkan. Format diagram alir dapat berupa file JPG/PNG. Bagan penelitian harus dibuat secara utuh dengan penahapan yang jelas, mulai dari awal bagaimana proses dan luarannya, dan indikator capaian yang ditargetkan. Di bagian ini harus juga mengisi tugas masing-masing anggota pengusul sesuai tahapan penelitian yang diusulkan.

(10)

12. Penyemprot 13. Stopwatch 3.2.2. Bahan

1. Enceng gondok 2. Sabut kelapa

3. Lem kayu jenis epoxy 4. Aquadest

3.3. Prosedur Penelitian 3.3.1. Diagram Alir Penelitian

Diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar di bawah.

(11)

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian.

3.3.2. Pembuatan arang enceng gondok dengan proses karbonisasi

1) Pemisahan enceng gondok (daun dan batang) dari bagian yang tidak digunakan yaitu akar.

2) Enceng gondok dijemur selama ± 3 hari sampai kering.

3) Kemudian dipotong-potong dengan ukuran 1-2 cm.

4) Potongan-potongan tersebut dimasukkan ke dalam cawan porselin dan ditimbang menggunakan neraca analitik.

5) Dilakukan karbonisasi menggunakan ketel pembakar selama 15 menit.

6) Arang yang diperoleh kemudian diayak dengan ayakan sieve nomor 20 mesh.

Mulai

Studi Literatur

Pengumpulan Alat dan Bahan

Pengarangan (karbonisasi) enceng gondok dan sabut

kelapa

Analisis Nilai Kalor dan Proximate

Selesai Pembriketan dengan perbandingan enceng gondok

: sabut kelapa: 25:75, 50:50, 75:25 berturut-turut

(12)

3.3.3. Pembuatan arang sabut kelapa dengan proses karbonisasi 1) Sabut kelapa dibelah kecil-kecil dengan lebar 2 cm.

2) Sabut yang sudah dipotong kemudian dijemur selama 2 hari atau sampai kering.

3) Kemudian dipotong-potong lagi menjadi ukuran kecil ± 2 cm.

4) Sabut kemudian dimasukkan ke ketel pembakar selama 15 menit.

5) Arang kemudian diayak menggunakan ayakan sieve nomor 20 mesh.

3.3.4. Pembriketan

1) Arang enceng gondok dan arang sabut kelapa dicampur dengan perbandingan 25%:75%, 50%:50% dan 75%:25% secara berturut-turut. Berat total pencampuran adalah 50 g.

2) Kemudian ditambahkan lem kayu dengan persentase 10% dari total berat.

3) Adonan dimasukkan ke dalam cetakan, cetakan dipress menggunakan alat pencetak briket.

4) Biobriket yang sudah jadi dipanaskan di dalam oven pada suhu 80°C selama 5 jam.

5) Biobriket dikeluarkan dan dibiarkan sampai dingin.

6) Briket dianalisa nilai kalor, kadar air, kadar abu, kadar zat terbang dan kadar karbon padat.

3.4. Prosedur Uji Kualitas Biobriket 3.4.1. Nilai kalor

Analisis nilai kalor diuji pada laboratorium dengan standar uji ASTM D5865-13.

3.4.2. Analisis Proximate

Analisis ini menggunakan standar uji ASTM D3172-13, mencakup kadar air, kadar abu, kadar zat terbang dan kadar karbon padat.

a) Kadar air

Kadar air ditentukan dengan cara menghitung kehilangan berat dari biobriket yang dipanaskan pada kondisi standar. Persamaannya adalah;

𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟(%) =(𝑏 − 𝑐)

(𝑏 − 𝑎)× 100 keterangan;

𝑎 = massa cawan + biobriket (g) 𝑏 = massa cawan kosong (g)

(13)

𝑐 = massa cawan + biobriket yang sudah dipanaskan (g) b) Kadar abu

Kadar abu ditentukan dengan cara menimbang sisa pembakaran sempurna pada biobriket pada kondisi standar.

𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑏𝑢(%) = (𝑐 − 𝑎)

(𝑏 − 𝑎)× 100 𝑎, 𝑏 dan 𝑐 sama dengan yang ada pada persamaan kadar air di atas.

c) Kadar zat terbang

Kadar zat terbang ditentukan dengan cara menghitung kehilangan berat dari biobriket yang dipanaskan (tanpa dioksidasi) pada kondisi standar, kemudian dikoreksi terhadap air lembab.

𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑧𝑎𝑡 𝑡𝑒𝑟𝑏𝑎𝑛𝑔 (%) = (𝑏 − 𝑐) (𝑏 − 𝑎)× 100 𝑎, 𝑏 dan 𝑐 sama dengan yang ada pada persamaan kadar air di atas.

d) Kadar karbon padat

Kadar karbon padat dapat ditentukan menggunakan persamaan di bawah ini;

𝑓𝑖𝑥𝑒𝑑 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛(%) = 100 − (𝐼𝑀 + 𝐴𝑠ℎ + 𝑉𝑀) Keterangan:

𝐼𝑀 = kadar air lembab 𝐴𝑠ℎ = kadar abu 𝑉𝑀 = kadar zat terban

(14)

3.5. Tugas Tiap Pengusul

Nama Deskripsi pekerjaan

Indri Yanti (Ketua)

- Mencatat dan mendokumentasikan semua kegiatan penelitian.

- Melakukan pembelian alat dan bahan.

- Mengumpulkan, mengeringkan dan memotong enceng gondok dan sabut kelapa menjadi kecil- kecil.

Muh Pauzan (Anggota)

- Melakukan karbonisasi (pengarangan) pada enceng gondok dan sabut kelapa.

- Mencampur bahan dengan lem, mencetak biobriket dengan alat pencetak briket.

3.6. Luaran dan Target Capaian

Tabel 3.1. Indikator kinerja penelitian

No Jenis Luaran

Indikator

Capaian Keterangan

2019 2020 1 Artikel ilmiah dimuat

di jurnal nasional terakreditasi (luaran tambahan)

2 Biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa dengan nilai kalor tinggi (luaran wajib) .

Jadwal penelitian disusun dengan mengisi langsung tabel berikut dengan memperbolehkan penambahan baris sesuai banyaknya kegiatan.

(15)

JADWAL

No Nama Kegiatan Bulan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Persiapan

2 Studi Literatur

3 Pembelian alat

4 Pembelian bahan

5 Pengeringan dan karbonisasi (enceng gondok & sabut kelapa)

6 Pembriketan

7 Pengujian nilai kalor, kadar abu, kadar air, kadar zat terbang, kadar karbon padat 8 Publikasi Ilmiah

9 Pelaporan dan Monev

DAFTAR PUSTAKA

1. Hendra, D. 2007. Pembuatan Briket Arang dari Campuran Kayu, Bambu, Sabut Kelapa dan Tempurung Kelapa Sebagai Sumber Energi Alternatif. Jurnal___. Vol___. ISSN___.

2. Karim, M.A., Ariyanto, E., Firmansyah A. 2014. Biobriket Enceng Gondok (Eichhornia Crassipes) Sebagai Bahan Bakar Energi Terbarukan. Reaktor. Vol.15 No.1. Hal. 59-63.

3. Hendra, D. 2011. Pemanfaatan Eceng Gondok (Eichornia crassipes) untuk Bahan Baku Briket Sebagai Bahan Bakar Alternatif. JURNAL Penelitian Hasil Hutan. Vol. 29 No. 2, 189-210.

4. Rezania, S., Din, M.F.M., Kamaruddin, S.F., Taib, S.M., Singh, L., Yong, E.L., Dahalan, F.A.

2015. Elsevier. Energy 111. 768-773.

5. Fachry, A.R., Sari, T.I., Dipura, A.Y., Najamudin, J. 2010. Mencari Suhu Optimal Proses Karbonisasi dan Pengaruh Campuran Batubara Terhadap Kualitas Briket Eceng Gondok.

Jurnal Teknik Kimia. Vol. 17 No. 2.

6. Sulistyanto, A. 2006. Karakteristik Pembakaran Biobriket Campuran Batubara dan Sabut Kelapa. MEDIA MESIN. Vol. 7 No. 2. 77-84..

Daftar pustaka disusun dan ditulis berdasarkan sistem nomor sesuai dengan urutan pengutipan.

Hanya pustaka yang disitasi pada usulan penelitian yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka.

(16)

LAMPIRAN 1. BIODATA PENGUSUL A. BIODATA KETUA PENGUSUL

Nama INDRI YANTI S.Si, M.Sc.

NIDN/NIDK 0413049002

Pangkat/Jabatan -/Asisten Ahli

E-mail [email protected]

ID Sinta 6202023

h-Index 0

Publikasi di Jurnal Internasional terindeks

No Judul Artikel

Peran (First author, Corresponding

author, atau co-author)

Nama Jurnal, Tahun terbit, Volume, Nomor, P-ISSN/E-

ISSN

URL artikel (jika ada)

Publikasi di Jurnal Nasional Terakreditasi Peringkat 1 dan 2

No Judul Artikel

ISSN

Prosiding seminar/konverensi internasional terindeks

No Judul Artikel

ISSN

Buku

No Judul Buku Tahun

Penerbitan ISBN Penerbit URL (jika ada)

Perolehan KI

No Judul KI Tahun

Perolehan Jenis KI Nomor Status KI

(terdaftar/granted) URL (jika ada)

(17)

B. ANGGOTA PENGUSUL 1

Nama MUH PAUZAN S.Si, M.Sc.

NIDN/NIDK 0408089003

Pangkat/Jabatan -/Tidak Punya

E-mail [email protected]

ID Sinta 6202020

h-Index 0

Publikasi di Jurnal Internasional terindeks

No Judul Artikel

ISSN

Publikasi di Jurnal Nasional Terakreditasi Peringkat 1 dan 2

No Judul Artikel

ISSN

Prosiding seminar/konverensi internasional terindeks

No Judul Artikel

ISSN

1

Pengaruh Ukuran Butir dan Struktur Kristal terhadap Sifat Kemagnetan pada

Nanopartikel Magnetit (Fe3O4)

first author

Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVII HFI Jateng & DIY, 2013, -, -, 0853-0823

http://hfi-diyjateng

Buku

No Judul Buku Tahun

Penerbitan ISBN Penerbit URL (jika ada)

Perolehan KI

No Judul KI Tahun

Perolehan Jenis KI Nomor Status KI

(terdaftar/granted) URL (jika ada)

(18)

LAMPIRAN 3. BUKTI PEROLEHAN KI

(19)

PERSETUJUAN USULAN

Tanggal Pengiriman Tanggal Persetujuan Nama Pimpinan

Pemberi Persetujuan Sebutan Jabatan Unit Nama Unit Lembaga Pengusul

2 Oktober 2018 6 Oktober 2018 Ir YUDHI MAHMUD M.P

Ir. Yudhi Mahmud,

M.P Universitas Wiralodra

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

J. Tek. Kim. Ling. 2019, 3 (2), 77-86 p-ISSN : 2579-8537, e-ISSN : 2579-9746

www.jtkl.polinema.ac.id

Corresponding author: Indri Yanti Diterima: 24 Agustus 2019

Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Wiralodra Disetujui: 3 Oktober 2019

E-mail: [email protected]

Penambahan Sabut Kelapa dan Penggunaan Lem Kayu Sebagai Perekat untuk Meningkatkan Nilai Kalor pada

Biobriket Enceng Gondok (Eichhornia crassipes)

Indri Yanti^1,*, Muh Pauzan²

1Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Wiralodra, Indramayu, Indonesia

2Departemen Teknik Komputer, Fakultas Teknik, Universitas Wiralodra, Indramayu, Indonesia

*E-mail: [email protected]

ABSTRAK

Penggunaan energi fosil yang berlebihan menjadikan ketersedian sumber energi tersebut semakin menipis. Oleh karena itu, diperlukan suatu usaha untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil, seperti menyediakan energi alternatif yang dapat diperbahurui, melimpah jumlahnya, dan ekonomis. Salah satu sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan adalah biobriket dari biomassa. Pada penelitian ini, biomassa yang digunakan yaitu enceng gondok dan sabut kelapa dengan menggunkan lem kayu sebagai perekat. Nilai kalor enceng gondok masih rendah maka untuk meningkatkan nilai kalornya dilakukan penambahan sabut kelapa.

Konsenterasi perekat adalah 10% dari massa total sampel dengan ukuran partikel 20 mesh untuk ketiga variasi perbandingan antara enceng gondok dan sabut kelapa yaitu 1:1, 3:1 dan 1:3 berturut-turut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biobriket dengan perbandingan 1:1, 3:1 dan 1:3 memiliki nilai kalor sebesar 4990 kal/g, 4749 kal/g dan 5312 kal/g berturut-turut. Nilai kalor 5312 kal/g sudah sesuai standar SNI 01-6235-2000. Sampel yang memiliki nilai kalor tertinggi tersebut disebabkan oleh komposisi sabut kelapa yang paling banyak diantara sampel lain. Sampel dengan kalor tertinggi memiliki kadar air, kadar abu, kadar zat terbang dan kadar karbon padat sebesar 9%, 12%, 60%, dan 19% berturut-turut.

Kata kunci: biobriket, kadar air, lem kayu, nilai kalor, sabut kelapa.

ABSTRACT

Excessive use of fossil energy results decrease of energy resources. Therefore, an alternative energy is studied to reduce the dependent on fossil energy. Alternative energy has the characteristics such as renewable, abundant and economist. One of the alternative energy that could be developed is biobriquette from biomass. In this research, biobriquette is synthesized from both water hyacinth and coconut husk, wood glue as adhesive. Due to the calorific value of water hyacinth that is relatively small, coconut husk is added, wood glue is used to improve the value. Glue’s concentration is 10% of the total sample’s mass with 20 mesh particle size for three samples with ratio between water hyacinth and coconut husk is 1:1, 3:1 and 1:3, respectively. The result shows that biobriquette with the ratio 1:1, 3:1 and 1:3 has a calorific value of 4990 cal/g, 4749 cal/g and 5312 cal/g, respectively. The 5312 cal/g is match to SNI 01-6235-2000 standard and that the highest value is the effect of the largest amount of coconut husk than the other samples. Biobriquette that has the highest calorific value has the inherent moisture, ash content, volatile matter and fixed carbon 9%, 12%, 60% and 19% respectively.

Keywords: biobriquette, water hyacinth, wood glue, calorific value, coconut husk.

1. PENDAHULUAN

Di Indonesia sumber energi fosil seperti minyak bumi dan gas alam merupakan bahan bakar utama. Energi fosil sebagian besar digunakan pada sektor rumah tangga, industri dan transportasi. Makmuri menyatakan bahwa penggunaan energi fosil diperkirakan akan terus meningkat pada tiap

tahunnya, sehingga mengakibatkan persediaan minyak bumi di Indonesia semakin menipis [1]. Oleh karena itu, diperlukan suatu usaha untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil salah satunya dengan menyediakan energi alternatif yang dapat diperbaharui, melimpah jumlahnya dan ekonomis. Salah

(35)

Yanti dan Pauzan/ Jurnal Teknik Kimia dan Lingkungan, Vol. 3, No. 2, Oktober 2019

78 satu sumber energi alternatif adalah energi biomassa, yaitu energi yang diperoleh dari bahan-bahan limbah organik. Energi biomassa merupakan salah satu alternatif yang potensial sebagai sumber energi ideal yang dapat diperbaharui karena memiliki beberapa keunggulan seperti kadar sulfur yang lebih rendah, emisi CO2 netral, dan ketersediaan berlimpah yang umumnya dalam bentuk limbah dari pertanian [2].

Namun, biomassa biasanya memiliki nilai kalor yang lebih rendah dari batubara, hal tersebut salah satunya disebabkan karena kepadatannya yang lebih rendah [3].

Salah satu produk dari energi biomassa adalah biobriket. Pembriketan biomassa merupakan metode yang efektif untuk mengkonversi bahan baku padat menjadi suatu bentuk hasil kompaksi yang lebih mudah untuk digunakan [4]. Biobriket dapat dibuat dari berbagai bahan limbah organik seperti serbuk gergajian kayu, tempurung kelapa dan enceng gondok [5]. Biobriket dari beberapa biomassa memiliki nilai kalor yang tidak terlalu tinggi, salah satunya biobriket enceng gondok yang memiliki nilai kalor berkisar 3000 kal/g [1].

Penelitian terkait biobriket enceng gondok sudah banyak dilakukan dengan berbagai variasi dan variabel bebas yang berbeda- beda. Karim, Dkk. membuat biobriket enceng gondok dengan memvariasi persentase dari perekat tepung tapioka dan lem kayu. Hasil penelitian dari Karim, Dkk.

yaitu nilai kalor maksimum yang diperoleh ketika persentase perekat sebesar 10% untuk perekat tapioka dan 8% untuk perekat lem kayu sebesar 4299,33 kal/g dan 4341,67 kal/g [6]. Salah satu cara untuk meningkatkan nilai kalor biobriket enceng gondok yaitu melakukan substitusi dengan bahan baku lain. Contohnya pembuatan biobriket enceng gondok dengan penambahan plastik HDPE. Nilai kalor biobriket campuran enceng gondok dan sampah plastik HDPE diperoleh sebesar 7818 kal/g [7].

Selain bahan baku, pemilihan jenis perekat penting dalam pembuatan biobriket. Pada

proses pembriketan dibutuhkan suatu perekat. Butiran halus bioarang dari hasil karbonisasi bahan hayati membutuhkan perekat sehingga biobriket tidak mudah hancur [6]. Selain pemilihan bahan biomassa untuk pembuatan biobriket, jenis perekat juga akan menentukan nilai kalor yang dihasilkan serta berpengaruh pada kadar air, kadar abu dan kerapatan biobriket tersebut.

Terdapat dua jenis perekat dalam pembuatan briket, yaitu perekat yang berasap (tar, pitch, clay dan molases) dan perekat yang kurang berasap (pati, dekstrin dan tepung beras) [8].

Setiap jenis perekat memiliki kelebihan dan kekurangan. Jenis perekat berasap memiliki kekuatan tinggi tetapi menghasilkan asap yang cukup banyak ketika biobriket dibakar.

Sedangkan bahan perekat dari tumbuhan seperti tapioka (pati) menghasilkan biobriket yang tidak banyak mengasilkan asap tetapi nilai kalornya cenderung rendah. Oleh karena itu, pemilihan jenis perekat merupakan hal yang penting supaya tujuan pembuatan briket dapat tercapai, yaitu menghasilkan bahan bakar alternatif dengan nilai kalor yang tinggi. Kriteria briket yang baik menurut SNI 01-6235-2000 [9] yaitu memiliki kadar air yang rendah, kadar abu yang rendah, kadar zat terbang rendah dan nilai kalor yang tinggi.

Pada penelitian ini, bahan biomassa yang digunakan yaitu enceng gondok dan sabut kelapa dengan menggunakan lem kayu sebagai perekat. Alasan pemilihan enceng gondok yaitu jika ditinjau dari ketersediaan dan nilai ekonomis enceng gondok memenuhi kriteria tersebut, yaitu jumlahnya melimpah dan harga bahan bakunya murah bahkan gratis. Sedangkan sabut kelapa merupakan salah satu limbah organik yang belum maksimal pemanfaatannya padahal memiliki kandungan energi yang relatif besar.

Enceng gondok merupakan jenis tanaman yang cepat tumbuh di semua badan air seperti danau, waduk, rawa-rawa dan sungai yang alirannya tenang. Pertumbuhan enceng gondok yang cepat, yaitu 3% per hari, mampu menutupi seluruh permukaan suatu

(36)

79 badan air. Sehingga jika enceng gondok sudah berlebihan jumlahnya maka akan dibuang karena dianggap gulma dan masih jarang dimanfaatkan. Oleh karena itu, untuk memanfaatkan limbah enceng gondok maka dipilih enceng gondok sebagai bahan baku biobriket. Tetapi, karena nilai kalor enceng gondok masih rendah, maka untuk meningkatkan nilai kalornya dilakukan penambahan sabut kelapa dan penggunaan lem kayu sebagai perekat. Nilai kalor sabut kelapa sebesar 3942,751 kal/g [10], sedangkan biobriket enceng gondok berkisar 3000 kal/g [1]. Lem kayu digunakan sebagai perekat karena telah terbukti mampu meningkatkan nilai kalor pada biobriket enceng gondok [6]. Konsentarasi perekat yang digunakan 10% dengan ukuran partikel 20 mesh untuk ketiga variasi perbandingan massa antara enceng gondok dan sabut kelapa; 1:1, 3:1 dan 1:3 berturut-turut.

Temperatur karbonisasi yang digunakan adalah 250C. Pemilihan temperatur 250C karena merujuk pada penelitian yang dilakukan oleh Lestari, Dkk. yang menyebutkan bahwa ada penurunan kadar abu di beberapa titik, salah satunya pada temperatur 250C [11]. Biobriket yang ideal salah satunya kadar abu yang dihasilkan sedikit sehingga nilai kalornya tinggi. Hasil penelitian akan dibandingkan dengan persyaratan kualitas briket. Tetapi, karena persyaratan kualitas biobriket enceng gondok yang sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) belum diatur, maka yang digunakan adalah standar briket arang kayu sesuai SNI 01-6235-2000 sebagi acuan.

2. METODE PENELITIAN

Metode penelitian mencakup alat dan bahan serta prosedur penelitian. Penjabaran masing-masing adalah sebagai berikut:

2.1. ALAT DAN BAHAN

Alat yang digunakan dalam penelitian diantaranya ketel pembakaran, neraca analitik, oven, ayakan 20 mesh, cawan porselin, lumpang dan alu, stopwatch, loyang, spatula dan alat pencetak briket.

Sedangkan, bahan-bahan yang digunakan yaitu enceng gondok yang diperoleh dari sungai Cimanuk dan limbah sabut kelapa dari pasar di kota Indramayu, Jawa Barat.

Perekat yang digunakan yaitu lem kayu jenis lem Epoxy.

2.2. PROSEDUR PENELITIAN

Tahap-tahap pada prosedur penelitian meliputi: proses pengolahan bahan menjadi bioarang, proses pencampuran bioarang dengan perekat, proses pencetakan dan uji kualtias biobriket.

2.2.1. PROSES PENGOLAHAN BAHAN MENJADI BIOARANG

Enceng gondok dibersihkan dari impurities yang menempel. Kemudian dikeringkan untuk mengurangi kadar air. Enceng gondok kering dipotong kecil-kecil (±3 cm) kemudian dilakukan proses karbonisasi dengan temperatur 250C selama 1 jam.

Setelah enceng gondok menjadi bioarang, kemudian dihaluskan dan diayak dengan ukuran 20 mesh. Tahapan proses karbonisasi sabut kelapa sama seperti pada enceng gondok, hanya proses karbonisasi jauh lebih lama yaitu 2 jam.

2.2.2. PROSES PENCAMPURAN BIO- ARANG DENGAN PEREKAT Serbuk biorang enceng gondok dan sabut kelapa dari proses karbonisasi yang telah dihaluskan dan diayak dibuat perbandingan seperti Tabel 1 berikut:

Tabel 1. Perbandingan komposisi enceng gondok dan sabut kelapa

Sampel A

Sampel B

Sampel C Enceng

gondok

50 g 75 g 25 g

Sabut kelapa

50 g 25 g 75 g

Kemudian setiap sampel dicampur dengan perekat lem kayu sebanyak 10% dari total massa sampel dan diaduk hingga semuanya tercampur dan merata.

(37)

80 2.2.3. PROSES PENCETAKAN BIO-

BRIKET

Setiap sampel yang sudah ditambahkan lem kayu lalu dicetak. Kemudian dikeringkan dengan oven pada temperatur 100°C selama

±2 jam. Setelah dikeluarkan dari oven, biobriket dibiarkan sampai dingin.

2.2.4. UJI KUALITAS BIOBRIKET Tahap terakhir yaitu melakukan pengujian biobriket di laboratorium untuk melihat kualitas biobriket. Pengujian yang dilakukan terdiri dari:

1. Uji nilai kalor (calorific value)

Analisa nilai kalor diuji dengan satandar uji ASTM D5865-13 [12] dengan menggunakan alat Bomb Calorimeter model 1341 merk parr.

2. Analisa proximate

Analisa proximate menggunakan standar uji ASTM D3172-13, mencakup analisa kadar air, kadar abu, kadar zat terbang dan kadar karbon padat.

a) Kadar air lembab (inherent moisture) Kadar air ditentukan dengan cara menghitung kehilangan massa dari biobriket yang dipanaskan pada kondisi standar. Secara matematis ditulis sebagai:

( ) ( )

( ) ( ) dengan:

kadar air lembab

massa cawan + biobriket (g) massa cawan kosong (g)

massa cawan + biobriket yang sudah dipanaskan (g)

b) Kadar abu (ash content)

Kadar abu diketahui dengan cara menimbang sisa hasil pembakaran sempurna biobriket pada kondisi standar, yaitu:

( ) ( )

( ) ( ) dengan:

kadar abu

a, b dan sama seperti pada keterangan persamaan (1).

c) Kadar zat terbang (volatile matter) Kadar zat terbang dapat diketahui dengan menghitung massa yang hilang dari sampel yang dipanaskan (tanpa dioksidasi) pada kondisi standar, lalu dikoreksi terhadap kadar air lembab.

( ) ( )

( ) ( ) dengan:

kadar zat terbang

a, b dan sama seperti pada keterangan persamaan (1).

d) Kadar karbon padat (fixed carbon) Perhitungan matematis untuk mengentahui kadar karbon padat ditunjukkan oleh persamaan di bawah ini.

( ) ( ) ( ) dengan:

kadar karbon padat

dan sama seperti pada keterangan persamaan (1).

3. Morfologi permukaan

Morfologi atau topografi sampel biobriket dapat dianalisa dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM).

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Biomassa yang akan dijadikan bahan baku biobriket harus memiliki syarat-syarat tertentu diantaranya memiliki jumlah yang melimpah serta harus memenuhi beberapa karakteristik yang sesuai dengan SNI.

Karakteristik tersebut yaitu meliputi nilai kalor, kadar air lembab, kadar abu, kadar zat terbang, dan kadar karbon padat.

3.1. ANALISA KADAR AIR LEMBAB Salah satu yang menentukan kualitas suatu biobriket adalah kadar air. Semakin tinggi kadar air maka akan semakin sulit biobriket terbakar sehingga kalor yang tersisa pada biobriket akan rendah. Hal tersebut disebabkan sebagian besar kalor digunakan untuk menguapkan air terlebih dahulu. Salah satu yang mempengaruhi kadar air pada

(38)

81 suatu biobriket adalah pemilihan jenis perekat. Perekat lem kayu jenis epoxy memiliki kandungan air yang rendah [6].

Kadar air yang rendah dapat menghindari pembakaran biobriket yang tidak sempurna dan dapat mencegah pembentukan abu terbang.

Kadar air yang dimiliki suatu briket harus rendah, umumnya dalam kisaran 10-15%

[13]. Sedangkan kadar air briket arang kayu sesuai SNI yaitu 8%. Tabel 2 menunjukan bahwa kadar air dari ketiga sampel berkisar antara 8-10%. Hasil tersebut sudah dianggap ideal untuk suatu biobriket jika merujuk pada penelitian yang dilakukan Misha dan Grover [13]. Banyak faktor yang menyebabkan kadar air pada biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa di atas nilai yang ditetapkan SNI pada briket arang kayu, salah satunya kandungan air pada bahan baku yang dipilih untuk dijadikan biobriket. Kandungan air pada tanaman enceng gondok lebih besar dari kandungan air pada kayu. Tetapi apapun jenis bahan baku biobriket yang digunakan, kadar air setelah menjadi biobriket harus rendah supaya menghasilkan nilai kalor yang tinggi. Biobriket dengan kadar air seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2 masih layak dijadikan bahan bakar alternatif.

Tabel 2. Kadar air lembab dari tiap sampel Kode

sampel

Massa enceng gondok : massa sabut kelapa

IM (%) Sampel

A

1:1 9,6

Sampel B

3:1 9,3

Sampel C

1:3 8,6

Tabel 2 menunjukkan kadar air lembab dari ketiga sampel cenderung sama. Hal tersebut disebabkan sampel diberi tekanan yang sama ketika pembuatan biobriket sehingga air yang keluar dari adonan biobriket untuk semua sampel sama.

3.2. ANALISA KADAR ABU

Kadar abu merupakan bagian sisa dari proses pembakaran yang sudah tidak memiliki unsur karbon [14]. Tingginya kadar abu menyebabkan laju pembakaran menjadi rendah yang disebabkan tranfer panas ke bagian dalam biobriket rendah sehingga biobriket akan semakin sulit terbakar. Oleh karena itu, kadar abu yang tinggi dapat menurunkan kualitas dan efisiensi biobriket. Menurut Standar Nasional Indonesia 01-6235-2000 terkait syarat mutu briket, kadar abu yang disyaratkan maksimal 8%.

Tabel 3 menunjukkan bahwa kadar abu terendah sebesar 12% dimiliki oleh sampel C yang mengandung 25% enceng gondok dan 75% sabut kelapa. Sedangkan campuran 50%:50% antara enceng gondok dan sabut kelapa memiliki kadar abu 13% yang tidak jauh berbeda dari sampel C. Kadar abu tertinggi dimiliki oleh sampel B yaitu campuran 75% enceng gondok dan 25%

sabut kelapa sebesar 17%. Menurut Sulistyanto [10], kadar abu dari sabut kelapa sebesar 1,34%. Sedangkan kadar abu dari biobriket enceng gondok sebesar 8,164%

[5]. Tabel 3 menunjukkan semakin tinggi komposisi enceng gondok pada suatu sampel maka kadar abunya tinggi. Selain itu, kadar abu yang dihasilkan oleh ketiga sampel masih di atas nilai yang disyaratkan oleh SNI. Hal tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya pemilihan temperatur dan waktu karbonisasi yang kurang tepat, serta kandungan pada bahan baku. Billah melakukan penelitian yang menunjukkan bahwa kandungan abu pada briket serbuk gergaji kayu dengan kadar lignin 5% sampai 25% mengalami penurunan [15]. Lignin merupakan komponen utama penyusun yang lazimnya terdapat di dalam kayu yang memiliki srtruktur keras [16]. Kandungan lignin dari enceng gondok lebih rendah dari sabut kelapa. Kandungan lignin enceng gondok sekitar 7,69% [17]. Sedangkan lignin sabut kelapa sekitar 56,67% [18]. Oleh karena itu,

(39)

82 kandungan lignin dapat mempengaruhi kadar abu yang dihasilkan.

Pemilihan jenis bahan baku, temperatur dan waktu karbonisasi, serta perekat berpengaruh terhadap kadar abu yang dihasilkan oleh suatu biobriket. Kadar abu yang tinggi akan menurunkan nilai kalor biobriket tersebut.

Tabel 3. Kadar abu dari tiap sampel Kode

sampel

Ash (%) Sampel

A

1:1 13

Sampel B

3:1 17

Sampel C

1:3 12

3.3. ANALISA KADAR ZAT TERBANG Zat terbang biobriket merupakan zat yang dapat menguap sebagai hasil dekomposisi senyawa-senyawa yang ada di dalam suatu biobriket selain air. Saptoadi menjelaskan bahwa bahan bakar briket dengan kandungan biomassa akan memiliki periode pembakaran yang lebih singkat, disebabkan kadar zat terbang yang tinggi yang akan dengan mudah dan cepat keluar selama tahap awal proses pembakaran [5].

Tabel 4 menunjukkan bahwa kadar zat terbang untuk ketiga sampel hampir sama, yaitu 60%, 64% dan 66% untuk sampel C, sampel B dan sampel A berturut-turut.

Kadar zat terbang 60% termasuk kategori sangat tinggi. Nilai tersebut hampir sama dengan kadar zat terbang dari enceng gondok sebelum karbonisasi yaitu 62,92%

[19]. Jadi, tidak ada perubahan yang signifikan. Pemilihan temperatur dan durasi karbonisasi mempunyai andil besar dalam menentukan kadar zat terbang. Sehingga dapat disimpulkan bahwa temperatur karbonisasi 250C untuk biobriket enceng gondok dan sabut kelapa bukanlah temperatur optimum.

Hendra, Dkk. mengatakan bahwa kadar zat terbang (zat mudah menguap) yang tinggi akan menghasilkan asap relatif banyak

ketika biobriket dinyalakan. Hal tersebut disebabkan adanya reaksi antara karbon monoksida (CO) dengan turunan alkohol [6]. Karbon monoksida (CO) dihasilkan oleh pembakaran tidak sempurna dari bahan yang mengandung karbon, misalnya gas, batubara, minyak, kokas dan kayu.

Pembakaran tidak sempurna salah satu penyebabnya karena kadar airnya tinggi.

Sedangkan biobriket termasuk energi yang mengandung karbon dengan kadar yang berbeda-beda tergantung bahan baku dan perekatnya.

Selain temperatur dan waktu karbonisasi, faktor yang menyebabkan kadar zat terbang (zat mudah menguap) tinggi adalah pemilihan jenis perekat dalam pembuatan biobriket. Jenis perekat dibagi menjadi 2 jenis yaitu perekat yang berasap dan perekat yang kurang berasap. Perekat lem kayu jenis epoxy merupakan jenis perekat yang berasap. Lem epoxy terdapat 2 bagian yaitu bagian resin dan bagian hardener yang merupakan agen katalis. Komposisi resin pada lem kayu epoxy adalah Epichlorohydrin dan Bisphenol–A yang mengandung gugus hidroksil (-OH). Karena mengandung gugus hidroksil, maka ketika bereaksi dengan CO menghasilkan kadar zat terbang yang tinggi. Kadar zat terbang dapat berkurang jika kadar perekat lem epoxy dikurangi.

Tabel 4. Kadar zat terbang dari tiap sampel Kode

sampel

VM (%) Sampel

A

1:1 66

Sampel B

3:1 64

Sampel C

1:3 60

3.4. ANALISA KADAR KARBON PADAT

Kadar karbon menentukan kualitas suatu biobriket. Semakin tinggi kadar karbon, maka nilai kalor yang dihasilkan semakin tinggi. Kadar karbon ditentukan oleh kadar

(40)

83 air, kadar abu dan kadar zat terbang yang dimiliki biobriket. Semakin tinggi kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang, maka kadar karbon semakin rendah yang berakibat nilai kalor menjadi rendah. Sebaliknya, jika kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang rendah, maka kadar karbon tinggi dan nilai kalor menjadi tinggi. Biobriket yang baik adalah cepat ketika dinyalakan dan lama dalam pembakaran serta nilai kalornya tinggi. Hal tersebut dapat diperoleh jika kadar karbonnya tinggi. Berdasarkan studi literatur dari berbagai referensi, semakin tinggi kadar karbon maka nilai kalor semakin besar.

Contohnya kadar karbon padat dari arang kayu karet yaitu 63,92% dengan nilai kalor 6346 kal/g [20]. Namun kadar karbon briket menurut SNI belum dipersyaratkan.

Bahan baku dan perekat berperan dalam menentukan kadar karbon. Selain itu, terdapat hubungan antara temperatur dan durasi karbonisasi dengan kadar karbon, semakin tinggi temperatur, maka kadar karbon semakin tinggi dan semakin lama waktu pengarangan maka kadar karbon semakin rendah [21].

Tabel 5 menunjukkan kadar karbon terbesar dimiliki oleh sampel C (25% enceng gondok: 75% sabut kelapa) sebesar 19%, kemudian sampel A (50% enceng gondok:

50% sabut kelapa) sebesar 11% dan kadar karbon terendah dimiliki oleh sampel B (75% enceng gondok: 25% sabut kelapa) sebesar 8%. Kadar karbon yang diperoleh dari penelitian yang dilakukan Hendra sebesar 16,23% [5]. Jika hasil kadar karbon dari Hendra menjadi acuan, biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa dengan perbandingan 1:3 memiliki kadar karbon yang lebih tinggi, sehingga dapat dikatakan mengalami peningkatan. Tetapi, kadar karbon 19% masih termasuk kurang tinggi. Penyebab masih kurangnya kadar karbon padat diantaranya temperatur pengarangan kurang tinggi serta kandungan dari masing-masing bahan baku.

Tabel 5. Kadar karbon padat dari tiap sampel

Kode sampel

FC (%) Sampel

A

1:1 11

Sampel B

3:1 8

Sampel C

1:3 19

3.5. ANALISA NILAI KALOR

Hasil pengujian nilai kalor dari tiap sampel dapat dilihat pada Tabel 6 di bawah.

Tabel 6. Nilai kalor dari tiap sampel Kode

sampel

Nilai kalor (kal/g) Sampel

A

1:1 4990

Sampel B

3:1 4749

Sampel C

1:3 5312

Tabel 6 menunjukkan bahwa nilai kalor terendah diperoleh oleh sampel B yaitu biobriket dengan komposisi 75% enceng gondok dan 25% sabut kelapa sebesar 4749 kal/g. Nilai kalor sampel A (50% enceng gondok dan 50% sabut kelapa) memiliki nilai kalor lebih tinggi dari sampe B yaitu 4990 kal/g. Nilai kalor tertinggi pada penelitian ini diperoleh biobriket dengan komposisi 25% enceng gondok dan 75%

sabut kelapa, yaitu sebesar 5312 kal/g. Dari ketiga hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin banyak komposisi sabut kelapa maka nilai kalornya semakin tinggi.

Jika ditinjau dari hasil uji proximate yang telah diperoleh maka sampel C yang memiliki kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang rendah serta kadar karbon tinggi maka secara teori akan memiliki nilai kalor yang tinggi dibandingkan kedua sampel yang lain. Hal tersebut sesuai dengan nilai kalor hasil pengujian yaitu sampel C

(41)

84 merupakan sampel yang memiliki nilai kalor tertinggi yaitu sebesar 5312 kal/g.

Sedangkan sampel B merupakan sampel dengan nilai kalor terendah yaitu sebesar 4749 kal/g. Namun hasil tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan nilai biobriket enceng gondok dari berbagai referensi yang nilainya hanya berkisar 3000 kal/g [1].

Dapat disimpulkan bahwa penggunaan lem kayu sebagai perekat dan penambahan sabut kelapa pada biobriket enceng gondok sangat efektif untuk meningkatkan nilai kalornya.

Namun untuk mengurangi kadar abu, maka perekat harus dicari persentase yang tepat supaya kadar abu sedikit sehingga nilai kalor yang dicapai lebih tinggi. Selain itu, temperatur karbonisasi dan waktu karbonisasi harus dipilih dengan tepat supaya kadar zat terbang rendah dan kadar karbon tinggi.

Nilai kalor tertinggi yang dicapai dari penelitian ini yaitu sebesar 5312 kal/g sudah meningkat dibandingkan penelitian sebelumnya. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini yaitu untuk meningkatkan nilai kalor dari biobriket enceng gondok tercapai.

Namun perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa supaya tidak hanya menghasilkan nilai kalor yang tinggi yang sesuai SNI yaitu 5000 kal/g tetapi kualitasnya juga harus baik yaitu kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang harus rendah sedangkan kadar karbon harus tinggi.

3.6. MORFOLOGI PERMUKAAN Morfologi permukaan dari biobriket enceng gondok dan sabut kelapa diuji dengan Scanning Electron Microscope (SEM) 500

m.

Gambar 1. SEM dari sampel A dengan komposisi 1:1.

Gambar 2. SEM dari sampel B dengan komposisi 3:1.

Gambar 3. SEM dari sampel C dengan komposisi 1:3.

SEM bertujuan untuk mengetahui morfologi biobriket enceng gondok dan sabut kelapa

(42)

85 dengan menggunakan perekat lem kayu.

Penggunaan perekat lem kayu menghasilkan struktur berserat dan kasar yang beragam [6]. Hal tersebut juga terlihat pada penelitian ini seperti pada Gambar 1-3, hasil SEM dari ketiga sampel menunjukkan struktur berserat dan kasar beragam.

4. KESIMPULAN

Hasil penelitian dan pengujian biobriket campuran enceng gondok dan sabut kelapa dengan perekat lem kayu jenis epoxy yaitu nilai kalor tertinggi sebesar 5312 kal/g diperoleh biobriket dengan perbandingan komposisi 1:3 antara enceng gondok dan sabut kelapa. Kemudian biobriket dengan komposisi 1:1 antara enceng gondok dan sabut kelapa, nilai kalor yang dihasilkan sebesar 4990 kal/g. Sedangkan nilai kalor terendah pada penelitian ini yaitu sebesar 4749 diperoleh biobriket campuran antara enceng gondok dan sabut kelapa dengan perbandingan 3:1. Nilai kalor 5312 kal/g sudah sesuai dengan SNI.

Semakin tinggi kadar karbon padat pada biobriket, maka nilai kalor semakin besar.

Sedangkan kadar karbon berbanding terbalik dengan kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang. Sampel dengan komposisi 25%

enceng gondok dan 75% sabut kelapa memiliki kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang paling rendah, yaitu sebesar 9%, 12% dan 60% berturut-turut, dibandingkan kedua sampel lainnya. Sehingga kadar karbon yang diperoleh paling tinggi dari kedua sampel lainnya, yaitu 19%. Karena kadar karbon tinggi, maka nilai kalor yang dihasilkan juga tinggi. Hal tersebut terbukti sesuai dengan hasil uji nilai kalor di laboratorium.

Penambahan sabut kelapa dan 10% perekat lem kayu jenis epoxy efektif untuk meningkatkan nilai kalor biobriket enceng gondok. Sehingga, tujuan dari penelitian telah tercapai tetapi dari segi kualitas harus diperbaiki, misal kadar zat terbang harus diturunkan dan kadar karbon padat ditingkatkan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih kepada Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi yang telah mendanai penelitian ini melalui skema Penelitian Dosen Pemula untuk anggaran 2019.

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. F. Utomo, N. Primastuti, Pemanfaatan limbah furniture enceng gondok (Eichornia crassipes) di Koen Gallery sebagai Bahan Dasar Pembuatan Briket Bioarang, J.

Teknol. Kim. dan Ind., vol. 2, no. 2, hal. 220–225, 2013.

[2] N. S. L. Srivastava, S. L. Narnaware, J. P. Makwana, S. N. Singh, S.

Vahora, Investigating the energy use of vegetable market waste by briquetting, Renew. Energy, vol. 68, hal. 270–275, 2014.

[3] A. Demirbas, Combustion characteristics of different biomass fuels, Prog. Energy Combust. Sci., vol. 30, no. 2, hal. 219–230, 2004.

[4] T. I. Husada, Arang Briket Tongkol Jagung Sebagai Energi Alternatif, Laporan Penelitian, Universitas Negeri Semarang, Semarang, Indonesia, 2008.

[5] D. Hendra, Pemanfaatan Eceng Gondok (Eichornia crassipes) untuk Bahan Baku Briket Sebagai Bahan Bakar Alternatif, J. Penelit. Has.

Hutan, vol. 29, no. 2, hal. 189–210, 2011.

[6] M. A. Karim, E. Ariyanto, A.

Firmansyah, Sebagai Bahan Bakar Energi Terbarukan, Reaktor, vol. 15, no. 1, hal. 59–63, 2014.

[7] S. T. Dwiyati, A. Kholil, Pembuatan Briket Hasil Pemanfaatan Eceng Gondok dan Sampah Plastik HDPE