6 Tabel 2. Potensi beberapa jenis limbah di Indonesia
No Komoditiproduk Tipe limbah biomassa
Potensi limbah 1
Padi gabah Batang padi
5000 kgton gabah 2
Beras Sekam padi
280 kgton gabah 3
CPO Pelepah daun
24.84 tonHa 4
CPO Tandan kosong FEB
200 kgton FFB 5
CPO Serat dan cangkang
420 kgton CPO 6
CPO Kayu replanting
74.5 tonHa replanting 7
CPO Lumpur sawit
NA 8
Jagung Bonggol jagung
NA 9
Ubi kayu Batang pohon
800 kgton ubi kayu 10
Gula tebu Bagas
280 kgton gula 11
Kayu Serbuk gergaji
NA 12
Kelapa Serat
280 kgton kelapa 13
Kelapa Batok kelapa
150 kgton kelapa 14
Karet Kayu peremajaan
1500 m
3
Ha peremajaan 15
Kakao Kulit buah kakao
NA 16
Kopi Daging buah kulit kopi
NA 17
Minyak jarak Kulitdaging buah
NA 18
Minyak jarak Cangkang buah
NA 19
Minyak jarak Getah
NA 20
Minyak jarak Ampas jarak
700 kgton biji jarak Sumber : Agustina, 2006 dalam Riseanggara, 2007
B. DENSIFIKASI
Beberapa alternatif jalur konversi yang dapat dilakukan dalam pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi dapat dilihat pada Gambar 1.
7 Sumber : Agustina, 2006 dalam Riseanggara, 2007
Gambar 1. Pilihan alur konversi limbah biomassa Berdasarkan pada Gambar 1, dijelaskan bahwa biomassalimbah biomassa
dapat dikonversi menjadi energi listrik, energi mekanik, dan energi panas dengan berbagai alur konversi. Pada bagian alur yang berwarna merupakan alur konversi
untuk memperoleh energi dengan memanfaatkan limbah biomassa yang telah didensifikasikan briket terlebih dahulu.
Menurut Abdullah, dkk 1991 densifikasi atau pengempaan dimaksudkan sebagai salah satu cara untuk memperbaiki sifat suatu bahan agar mudah dalam
penanganan maupun penggunaannya.dalam proses ini bahan baku yang digunakan adalah bahan yang ukuran partikelnya kecil, berbentuk serbuk atau yang
berbentuk lainnya yang dalam penggunaan sebagai bahan bakar kurang disukai atau sulit dalam penanganannya. Sebagai contoh adalah serbuk gergaji, sekam,
rumput dan daun-daunan, bagase, dan lain sebagainya. Dalam proses ini, bahan biomassa atau limbah biomassa dikempa dengan tekanan tertentu sehingga
menghasilkan bentuk dengan tekanan yang dikehendaki.
C. BRIKET BIOMASSA
Pada Tabel 1 disebutkan bahwa potensi limbah di Indonesia begitu melimpah, sehingga diperlukan teknologi untuk mengubah limbah tersebut
menjadi energi yang bisa dimanfaatkan. Salah satunya adalah dengan pembuatan
BiomassaLim- bah Biomassa
Mikrobiologis Gasifikasi
Pirolisis Pembakaran
langsung Densifikasi
Gas
Arang Tar
Bahan bakar
padatan Engine
motor Turbin
TungkuKompor
Boiler Energi
listrik Energi
mekanik
Energi panas
Uap Engine
Turbin Uap
Generator
8 briket dengan memanfaatkan serbuk gergaji dan arang sekam sebagai bahan
pembuatan briket. Serbuk gergaji adalah limbah padat yang dihasilkan oleh industri
penggergajian kayu. Volume limbah sekitar 50 dari jumlah produksi kayu gergajian dengan komposisi 15 berupa serbuk gergaji, 25 sebetan, dan 10
potongan ujung Departemen Kehutanan, 1984. Serbuk gergajian kayu dapat digunakan untuk berbagai keperluan, diantaranya adalah sebagai media tanam
tanaman jamur, digunakan sebagai campuran pupuk organik dan untuk keperluan bahan bakar dibuatlah briket untuk lebih memudahkan dalam penanganan maupun
penggunaannya. Untuk mengetahui nilai kalor dari limbah kayu dan kulit kayu, dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Nilai kalor limbah kayu dan kulit kayu dengan berbagai kadar air Produk
Kadar Air Nilai kalori MJkg
Bubuk kayu papan 8
17.9 Bubuk kayu kayu padat
12 16.6
Serbuk gergaji papan 10
17.6 Serbuk gergaji kayu padat
15 15.9
Serutan kayu shaving 15
15.9 Kepingan kayu wood chip
15 15.9
Balak kering-udara 20
15.3 Balak basah
60 10.7
Kulit kayu 60
10.5 Sumber : Phillip, 1980 dalam Nuryadin Budiman,1990
Briket arang adalah arang yang dirubah bentuk, ukuran dan kerapatannya menjadi produk yang lebih efisien dalam penggunaannya sebagai bahan bakar
Hartoyo, 1983. Tujuan dari pengarangan adalah untuk meningkatkan nilai kalor, mempermudah penanganan menjadi bahan bakar, mengurangi asap pembakaran,
serta mempermudah penyimpanan. sekam yang diarangkan memiliki kadar air yang lebih rendah dan memiliki berat yang lebih ringan dibandingkan dengan
sekam sebelum diarangkan. Arang sekam mempunyai nilai kalor sebesar 6198,99
9 kkalkg Djeni Hendra dan Saptadi Darmawan, 2000. Sebagai perbandingan,
Tabel 4 menyajikan perbandingan nilai kalor dari berbagai jenis bahan bakar. Tabel 4. Perbandingan Nilai Kalor dari berbagai jenis bahan bakar
Jenis Bahan Nilai Kalor kKal kg
Kayu 4530 – 5000
Arang 6900 – 7160
Arang Briket 7000
Batubara 6680 – 7880
Ampas Arang 6680 – 7160
Fuel Oil 10030 – 10510
Kerosine 10990
Sumber : Hemprey dan Ironside 1974 dalam Ani Suryani 1986 Menurut Abdullah, dkk 1991 pengarangan dilakukan didalam tungku,
tanur, atau retort dengan mengunakan panas langsung ataupun panas tidak langsung untuk merombak zat yang ada di dalam biomassa atau limbah biomassa
sehingga didapatkan arang. Ada beberapa tahapan utama dalam proses pembuatan briket serbuk
gergaji. Tahapan-tahapan tersebut adalah sortasi, pencampuran serbuk gergaji dengan perekat, pengempaan, dan pengeringan. Bagan alir mengenai proses
pembuatan briket serbuk gergaji disajikan pada Gambar 2. Proses pembuatan briket dengan bahan arang sekam dan canpuran serbuk
gergaji dan arang sekam tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan briket dari bahan serbuk gergaji. Bagan alir mengenai proses pembuatan briket arang sekam
disajikan pada Gambar 3 sedangkan proses pembuatan briket dengan bahan campuran serbuk gergaji dan arang sekam disajikan pada Gambar 4.
Gambar 2. Bagan alir proses pembuatan briket serbuk gergaji
Briket Serbuk Gergaji
Sortasi Sebuk Gergaji
murni Pencampuran
Pengempaan Pengeringan
Serbuk Gergaji
Bahan Perekat
10 Gambar 3. Bagan alir proses pembuatan briket arang sekam
Gambar 4. Bagan alir proses pembuatan briket campuran serbuk gergaji dan arang sekam
Keterangan :
= Masukan = Proses
= Hasil
Arang sekam
Pengeringan Pengempaan
Pencampuran Sebuk Arang
murni
Briket Arang sekam
Sortasi
Sortasi
Pencampuran
Pengempaan
Pengeringan Serbuk
Gergaji
Briket Serbuk Gergaji Dan
Arang Sekam Sortasi
Pencampuran Bahan briket
Arang sekam
Bahan Perekat
Bahan Perekat
11
a. Pengarangan karbonisasi
Pengarangan karbonisasi adalah proses perombakan biomassa atau limbah biomassa dengan menggunakan panas langsung atau tidak langsung
sehingga didapatkan arang
b. Sortasi
Sortasi dilakukan untuk memisahkan benda asing yang ada didalam bahan pembuat briket untuk memperoleh keseragaman briket yang dihasilkan
c. Pencampuran Bahan Briket dengan Perekat
Perekat adalah suatu bahan yang mampu menggabungkan bahan dengan cara perpautan antara permukaan yang dapat diterangkan dengan prinsip kohesi
dan adhesi. Tujuan pemberian perekat bahan pengikat adalah untuk memberikan lapisan tipis dari perekat pada permukaan briket arang serbuk gergaji sebagai
upaya memperbaiki konsistensi atau kerapatan dari briket yang dihasilkan. Menurut Abdullah dkk 1991, terdapat dua macam perekat yang biasa digunakan
dalam pembuatan briket yaitu perekat yang berasap tar, molase, dan pitch dan perekat yang tidak berasap pati dan dekstrin tepung beras.
Faktor-faktor yang mempengaruhi perekatan antara lain adalah sifat bahan baku dan besarnya tekanan yang diberikan pada saat proses pengempaan Brown
et al. dalam Yulistina, 2001. Dengan pemakaian perekat maka tekanan pengempaan yang diperlukan akan jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan
briket tanpa pemakain bahan perekat Boedjang dalam Yulistina, 2001.
d. Pengempaan
Menurut Knight 1952 dalam Yulistina 2001, tekanan pengempaan dilakukan untuk menciptakan kontak antara permukaan bahan yang direkat
dengan bahan perekat. Setelah perekat dicampurkan dan tekanan mulai diberikan maka perekat yang masih dalam keadan cair akan mulai mengalir membagi diri
dipermukaan bahan. Perekat akan terus mngalir selama masih berbentuk cairan dan mendapatkan tekanan yang cukup besar pada saat yang tepat. Pada saat yang
bersamaan dengan terjadinya aliran maka perekat juga mengalami perpindahan dari permukaan yang diberi perekat ke permukaan yang belum terkena perekat
Marra, 1951 dalam Ani Suryani, 1986.
12 Perbedaan tekanan berpengaruh terhadap keteguhan tekan dan kerapatan
arang briket. 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. Tekanan pengempaan akan menentukan porositas briket yang dihasilkan. Briket
yang terlalu padat akan sulit terbakar, akan tetapi briket yang kurang padat akan cepat terbakar habis, mudah hancur, dan banyak menghasilkan percikan bara yang
kurang disukai Abdullah dkk., 1991
e. Pengeringan
Tujuan dari pengeringan adalah agar briket yang dihasilkan menjadi kering atau kadar airnya dapat disesuaikan dengan ketentuan kadar air arang briket yang
berlaku. Pengeringan dapat dilakukan dengan cara pengeringan dengan menggunakan oven atau penjemuran langsung dibawah sinar matahari. Suhu dan
waktu pengeringan yang digunakan dalam pembuatan briket tergantung dari jumlah kadar air campuran dan macam pengering. Pada umumnya pengeringan
dilakukan pada suhu 60 C selama 24 jam.
f. Pengujian Mutu Briket
Menurut Wardi 1969 dalam Ani Suryani 1986 menyatakan bahwa arang yang bermutu baik harus mempunyai persyaratan sebagai berikut :
1. Warna hitam dengan nyala kebiruan 2. Mengkilat pada pecahannya
3. Tidak mengotori tangan 4. Terbakar tanpa asap, tidak memercik dan tidak berbau
5. Dapat menyala terus dengan tidak dikipasi 6. Tidak terlalu cepat terbakar
7. Berdenting seperti logam Sedangkan menurut Millstein dan Morkved dalam Ani Suryani 1986
menyatakan persyaratan arang briket yang baik adalah sebagai berikut : 1. Bersih, tidak berdebu dan berbau
2. Mempunyai kekerasan yang merata 3. kadar abu serendah mungkin
4. Nilai kalor sepadan dengan bahan bakar lain
13 5. Menyala dengan baik dan memberikan panas secara merata
6. Harganya dapat bersaing dengan bahan bakar lain Pengujian mutu briket serbuk gergaji, arang sekam dan campuran antara
serbuk gergaji dan arang sekam pada prinsipnya sama dengan pengujian mutu briket arang sekam pada mata kuliah Energi dan Listrik Pertanaian di
Deparetemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, yang mencakup :
- Nilai kalor briket hasil pengempaan. - Kadar air
- Berat jenis - Ketahanan beban
- Laju pembakaran
D. ALATMESIN PENGEMPA BRIKET
Beberapa alat dan mesin mesin pengempa briket telah dipergunakan, baik yang manual maupun yang telah mempergunakan mesin sebagai sumber tenaga.
diantaranya adalah alat kempa tuas manual, alat kempa tipe ulir dan alat kempa hidrolik.
1. Alat Kempa Tuas manual
Sesuai jenisnya, alat ini bekerja secara manual dengan menggunakan tenaga manusia sehingga kerapatan briket yang dihasilkan berbeda-beda
tergantung dari tekanan yang diberikan. Alat ini berupa batang yang tegar, lurus dan bekerja dengan prinsip kempa press secara manual. Kapasitas produksi dari
alat ini relatif rendah yaitu 3 kgjam Suandi dkk. dalam Syafrian, 2005 sehingga alat ini cocok untuk digunakan pada skala industri rumah tangga. Alat ini juga
terdapat di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian EEP, Departemen Teknik Pertanian, IPB Gambar 5. Briket hasil dari pengempaan secara manual
disajikan pada Gambar 6.
14 Gambar 5. Alat kempa tuas manual di Labolatorium EEP, IPB
a b
Gambar 6. Briket serbuk gergaji a dan briket arang b hasil pengempaan secara manual.
2. Alat Kempa Tipe Ulir
Pengempaan cara ini sering disebut sebagai expeller-pressing atau screw- pressing
atau kempa ulir. Alat ini berupa silinder panjang, yang didalamnya terdapat ruang-ruang kempa press chamber. Di dalam ruang kempa terdapat
sumbu berbentuk konus yang dapat berputar. Pada sumbu seolah-olah terdapat lingkaran sekrup. Gambar 7 menyajikan skema alat kempa ulir Kartika, 1994
15 Sumber : Kartika, 1994
Keterangan : 1. Sumbu utama g1. Roda bergigi
2. Kamar kempa g2, g3, g4. Roda-roda bergigi
3. sekrup Pembawa g4. Roda gila
4. Voor-cind g5. Roda payung
5. Potongan sekrup 6. Konis
7. Ring Gambar 7. Skema alat kempa ulir
Prinsip kerja alat ini menyerupai prinsip kerja ekstruder, dimana bahan dimasukan kedalam bagian pengisi. Pada tahap ini udara didorong keluar dan
bahan dimampatkan hingga masif dan mengisi seluruh ruangan antara screw dan barrel
. Kemudian bahan tersebut didorong kedalam bagian kompresi. Di tempat ini bahan mendapat tekanan cukup tinggi. Tekanan timbul karena terjadi
penyempitan ruangan, akibat dari penyempitan ruangan tersebut terjadi energi mekanis dan gaya geser terhadap bahan semakin meningkat. Keadaan tesebut
mengakibatkan suhu bahan meningkat dan di bagian dalam alat pemanasan terjadi kecepatan geser shear rate sangat tinggi yang akan disertai dengan kenaikan
suhu secara cepat. Suhu mencapai maksimal sebelum bahan disemprotkan melalui lubang-lubang kecil atau lubang pelepas di ujung selubung die.
Asian Institute of Technology AIT, Thailand telah mengembangkan
mesin pengempa briket jenis ulir screw pressing dengan menggunakan sumber tenaga motor listrik dan motor diesel Gambar 8.
16 a. Menggunakan motor listrik
b. Menggunakan motor diesel Gambar 8. Mesin pengempa briket yang dikembangkan oleh Asian Institute of
Technology AIT, 1984.
3. Alat Kempa Hidrolik
Pengempaan hidrolik umumnya digunakan untuk pengempaan penuh. Pengempa hidrolik ini terdiri dari dua bagian yaitu bagian pompa hidrolik
hydraulic pump dan ruang kempa chamber press. Beberapa alat kempa hidrolik dapat dilihat pada Gambar 9.
17 a Pengempa briket yang dikembangkan oleh Kementrian Riset dan Teknologi
Indonesia
b Pengempa briket yang dikembangkan Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Gambar 9. Alat pengempa briket secara hidrolik
E. MESIN PENGEMPA BRIKET SEMI MEKANIS TIPE KEMPA ULIR SCREW PRESSING RANCANGAN ADI SYAFRIAN 2005
