20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI PENELITIAN
Penelitian akan dilakukan di Laboratorium Instrument, Laboratorium Bahan Konstruksi dan Korosi serta Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Politeknik
Teknologi Kimia Industri.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain : 1.
Eceng gondok 2.
Tempurung kelapa 3.
Tepung tapioka 4.
Air
3.2.2 Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1.
Bomb calorimeter 2.
Oven 3.
Furnace 4.
Alat kempa briket 5.
Neraca 6.
Cetakan Briket 7.
Ember 8.
Lumpang 9.
Alat Penggiling 10.
Ayakan berukuran 10, 42, dan 60 mesh 11.
Termometer 12.
Penangas air 13.
Gegep
Universitas Sumatera Utara
21 14.
Screening 15.
Hammer mill 16.
Gelas ukur 100 ml
3.3 RANCANGAN PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap RAL non faktorial. Penelitian dilakukan dengan mengkombinasikan jenis bahan
pembuat briket eceng gondok dan tempurung kelapa berdasarkan rasio berat dan melakukan variasi pada ukuran partikel briket yaitu pada ukuran 10, 42, dan 60
mesh dan menambahkan bahan perekat sebanyak 10 dari berat bahan bakunya. Komposisi eceng gondok dinotasikan dengan simbol E dan komposisi tempurung
kelapa dinotasikan dengan simbol T. Campuran kedua bahan baku briket adalah 35 gram. Rancangan penelitian dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Variabel percobaan
Ukuran partikel mesh
Rasio berat E : T
1 : 1 1 : 2
10 1 : 3 1 : 4
1 : 1 1 : 2
42 1 : 3 1 : 4
1 : 1 1 : 2
60 1 : 3 1 : 4
3.4 PROSEDUR PERCOBAAN 3.4.1 Proses Pembuatan Arang [16, 17]
1. Bahan baku berupa eceng gondok dan tempurung kelapa dicacah kecil-
kecil ± 1 cm.
Universitas Sumatera Utara
22 2.
Eceng gondok dikarbonisasi didalam furnace dengan suhu 400
o
C selama 15 menit sedangkan tempurung kelapa dikarbonisasi di dalam
furnace pada suhu 400
o
C selama 1 jam untuk dijadikan bioarang.
3.4.2 Prosedur Pembuatan Briket Arang Lab. BKK PTKI Medan
1. Arang hasil pengarangan dari eceng gondok dan tempurung kelapa
digiling dengan menggunakan hammer mill menjadi serbuk arang. 2.
Serbuk arang disaring dengan alat pengayak berukuran 10, 42, dan 60 mesh untuk mendapatkan material yang seragam.
3. Komposisi bahan baku divariasikan sesuai dengan yang telah
ditentukan. Variasi perbandingan eceng gondok dan tempurung kelapa dalam penelitian ini adalah 1:1; 1:2; 1:3; dan 1:4 dengan berat eceng
gondok ditetapkan 20 gram. 4.
Perekat tepung tapioka sebesar 10 dari berat bahan baku briket dicampur dengan air panas pada suhu ± 70
o
C hingga menjadi adonan seperti bubur.
5. Adonan tepung tapioka sebagai perekat dicampurkan dengan serbuk
arang dari hasil pengayakan sehingga menghasilkan adonan yang lengket.
6. Adonan diaduk hingga semua bahan tercampur.
7. Sebanyak 35 gram adonan briket dicetak menggunakan alat cetak briket
kemudian ditekan dengan kekuatan tekan 1 toncm
2
. 8.
Briket yang sudah dicetak dikeringkan.
3.4.3 Prosedur Analisis Proksimat 3.4.3.1 Pengujian Nilai Kalor Lab. Instrument
1. Hidupkan calorimeter sampai muncul main menu.
2. Pilih menu calorimeter operation.
3. Hidupkan heaterpump.
4. Pilih operation metode determination.
Universitas Sumatera Utara
23 5.
Cooler system dihidupkan. 6.
Lalu sampel ditimbang 1 gram dengan neraca analitik dan diletakkan sampel pada head bomb.
7. Setelah itu, benang diikatkan pada kawat di atas tempat sampel sampai
benangnya menyentuh sampel. 8.
Kemudian dirangkai head bomb dengan bomb silinder. 9.
Pada head bomb ditutup keluaran udaranya. 10.
Dipasang katup oksigen ke bomb dan tekan O
2
fill sampai terisi penuh 11.
Diisikan 2 liter air dari cooler system ke tabung volumetric sampai penuh dan dituangkan dari tabung volumetrik ke bucket.
12. Bucket dimasukkan ke dalam bomb calorimeter, lalu perhatikan tanda
pada bagian bawah bucket, dimana posisinya harus sama dengan yang ada di dalam calorimeter.
13. Dimasukkan bomb ke dalam bucket, diperhatikan jangan ada
kebocoran dari bomb. 14.
Lalu dipasang kabel ignition ke terminal bomb dan ditutup calorimeter.
15. Ditekan tombol start, dan ditunggu hasil analisis pembacaan nilai
kalornya.
3.4.3.2 Pengujian Kadar Abu SNI 06-3730-1995 [14]
1. Cawan porselin dikeringkan di dalam furnace bersuhu 600
o
C selama 30 menit.
2. Kemudian cawan didinginkan dalam desikator selama 30 menit dan
ditimbang berat kosongnya. 3.
Ke dalam cawan kosong tersebut dimasukkan sampel sebanyak 1 gram B.
4. Cawan yang telah berisi sampel selanjutnya dimasukkan ke dalam
furnace yang dioperasika pada suhu 850
o
C selama 4 jam sampai sampel menjadi abu.
5. Selanjutnya cawan dikeluarkan dari furnace dan didinginkan dalam
desikator dan ditimbang A.
Universitas Sumatera Utara
24 6.
Pengujian dilakukan dengan tiga kali pengulangan triplo 7.
Kadar abu dihitung dengan Persamaan 3.1. Kadar abu = AB x 100 ……………………….3.1
3.4.3.3 Pengujian Kadar Air SNI 06-3730-1995 [14]
1. Cawan porselin kosong ditimbang kemudian sampel briket
dimasukkan ke cawan sebanyak 5 gram M1.
2. Sampel diratakan dan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105
o
C
selama 3 jam.
3. Cawan dikeluarkan dari oven dan didinginkan dalam desikator
kemudian ditimbang bobotnya M2.
4. Kadar air dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 3.2.
Kadar air = M
1
– M
2
x 100 …………………………3.2 M
1
3.4.3.4 Pengujian Kadar Zat Menguap SNI 06-3730-1995 [14]
1. Cawan kosong beserta tutupnya terlebih dahulu dipijarkan di dalam
furnace selama 30 menit dan didinginkan di dalam desikator. 2.
Kemudian ditimbang dengan teliti sebanyak 1 gram sampel ke dalam cawan kosong tersebut W
. 3.
Cawan selanjutnya ditutup dan dimasukkan ke dalam furnace dan dioperasikan pada suhu 950 °C selama 7 menit, lalu didinginkan
didalam desikator kemudian ditimbang bobotnya W1. Penentuan kadar zat menguap pada suhu 950 °C dilakukan sebanyak tiga kali
pengulangan triplo. 4.
Kadar zat menguap pada suhu 950 °C dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.3.
Kadar zat menguap = W – W
1
x 100 ……………………3.3 W
3.4.4 Prosedur Pengujian Kerapatan [6]
1. Berat briket yang akan ditentukan kerapatannya ditimbang m, gr.
Universitas Sumatera Utara
25 2.
Tinggi t, cm dan jari-jari r, cm briket diukur. 3.
Dihitung volume total Vtot, cm
3
dengan Persamaan 3.4. Vtot = πr
2
t ………………………………………..3.4 4.
Kerapatan dihitung dengan menggunakan Persamaan 3.5. ρ = m ………………………………………….3.5
Vtot
3.4.5 Prosedur Pengujian Kekuatan Tekan Lab. BKK PTKI MEDAN
1. Alat tensile test dihubungkan dengan arus listrik. 2. Pompa dihidupkan.
3. Beban tekan diatur. 4. Spesimen yang akan diuji diletakkan pada alat tensile test.
5. Penekanan dilakukan dengan menurunkan lempengan pada alat sampai spesimen pecah.
6. Hasil nilai uji tekan akan tercatat dari panel alat tensile test.
3.4.6 Prosedur Analisa Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran [8]
1. Briket yang telah dihasilkan ditimbang beratnya W
. 2.
Briket kemudian dibakar sampai habis menjadi abu dan dicatat waktu pembakarannya t
3. Berat briket setelah dibakar ditimbang W1.
4. Laju pembakaran dihitung dengan Persamaan 3.6.
Laju pembakaran = W – W
1
………………………….3.6 t
Universitas Sumatera Utara
26
3.5 FLOWCHART PERCOBAAN 3.5.1 Flowchart Pembuatan Arang
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Arang
3.5.2 Flowchart Pembuatan Briket arang
Bahan baku eceng gondok dan tempurung kelapa dicacah kecil-kecil ± 1 cm
Selesai
Hasil pengarangan eceng gondok dan tempurung kelapa digiling dengan menggunakan hammer mill untuk dijadikan
serbuk arang Mulai
Eceng gondok dikarbonisasi di dalam furnace dengan suhu 400
o
C selama 15 menit, sedangkan tempurung kelapa dikarbonisasi didalam furnace dengan suhu 400
o
C selama 1 jam untuk dijadikan bioarang
Mulai
Serbuk arang disaring dengan alat pengayak ukuran mesh 10, 42, dan 60 untuk mendapatkan material
yang seragam
A
Universitas Sumatera Utara
27 Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Briket Arang
3.5.3 Flowchart Analisis Proksimat 3.5.3.1 Flowchart Pengujian Nilai Kalor
Tepung kanji terlebih dahulu dibuat menjadi adonan bubur dengan air panas pada suhu ± 70
o
C. Setelah menjadi bubur, tepung kanji dicampurkan dengan serbuk arang sehingga menghasilkan adonan yang
lengket
Selesai
Calorimeter dihidupkan sampai muncul main menu
Pilih menu calorimeter operation dan heaterpump dihidupkan
Setelah adonan rata, adonan sebanyak 35 gr tersebut dicetak menggunakan alat cetak briket dengan kekuatan
tekan 1 toncm
2
Komposisi bahan baku eceng gondok dan tempurung kelapa di variasikan yaitu 1:1; 1:2; 1:3; dan 1:4
Adonan diaduk hingga bahan tercampur merata
A
Mulai
B
Universitas Sumatera Utara
28 Pilih operation metode determination dan cooler system
dihidupkan.
Setelah itu, benang diikatkan pada kawat diatas tempat sampel sampai benangnya menyentuh sampel
.
Masukkan bomb kedalam bucket, perhatikan jangan ada kebocoran dari bomb
B
Kemudian rangkaikan head bomb dengan bomb silinder dan Pada head bomb ditutup keluaran udaranya
C Lalu sampel ditimbang 1 gram dengan neraca analitik dan letakkan
sampel pada head bomb.
Dipasang katub oksigen ke bomb dan tekan O
2
fill sampai terisi penuh
Isikan 2 liter air dari cooler system ketabung volumetric sampai penuh dan tuangkan dari tabung volumetric ke bucket.
Bucket dimasukkan kedalam bomb calorimeter, lalu perhatikan tanda pada bagian bawah bucket harus
sama posisinya dengan yang ada didalam calorimeter
Universitas Sumatera Utara
29 Gambar 3.3 Flowchart Pengujian Nilai Kalor
3.5.3.2 Flowchart Pengujian Kadar Abu
Selesai
C
Mulai
Cawan porselin dikeringkan di dalam furnace bersuhu 600
o
C selama 30 menit
Kemudian cawan didinginkan dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang
berat kosongnya
Ke dalam cawan kosong tersebut dimasukkan sampel sebanyak 1 gram.
D Tekan start, dan tunggu hasil analisa nilai kalornya.
Lalu pasang kabel ignition ke terminal bomb dan tutup calorimeter.
Universitas Sumatera Utara
30 Gambar 3.4 Flowchart Pengujian Kadar Abu
3.5.3.3 Flowchart Pengujian Kadar Air
Selesai
Cawan porselin kosong ditimbang kemudian sampel briket dimasukkan sebanyak 5 gram
Dihitung kadar abunya dengan tiga kali pengulangan triplo D
Cawan yang telah berisi sampel selanjutnya dimasukkan ke dalam furnace dengan suhu 850
o
C selama 4 jam sampai sampel menjadi abu
Selanjutnya cawan diangkat dari furnace dan didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
Mulai
Sampel diratakan dan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105
o
C selama 3 jam
E
Universitas Sumatera Utara
31 Gambar 3.5 Flowchart Pengujian Kadar Air
3.5.3.4 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap
Gambar 3.6 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap Selesai
Cawan kosong beserta tutupnya terlebih dahulu dipijarkan didalam tanur selama 30 menit dan didinginkan di dalam
desikator
Selesai E
Cawan dikeluarkan dari oven untuk didinginkan dalam desikator lalu ditimbang bobotnya dan
dihitung kadar airnya
Mulai
Ditimbang dengan teliti sebanyak 1 gram sampel dan dimasukkan ke dalam cawan kosong tersebut
Cawan ditutup dan dimasukkan ke dalam furnace dengan suhu 950
o
C selama 7 menit
Cawan didinginkan di dalam desikator kemudian ditimbang dan dihitung kadar zat menguapnya
Universitas Sumatera Utara
32
3.5.4 Flowchart Pengujian Kerapatan Briket
Gambar 3.7 Flowchart Pengujian Kerapatan Briket
3.5.5 Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan
Gambar 3.8 Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan Briket ditimbang, diukur tinggi dan jari-jari nya kemudian dihitung
kerapatannya
Selesai Mulai
Mulai
Alat Tensile test dihubungkan dengan arus listrik dan pompa dihidupkan.
Beban tekan diatur dan spesimen yang akan diuji diletakkan pada alat tensile test.
Penekanan dilakukan dengan menurunkan lempengan pada alat sampai spesimen pecah dan hasil nilai uji tekan
akan tercatat dari panel alat tensil test
.
Selesai
Universitas Sumatera Utara
33
3.5.6 Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
Gambar 3.9 Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran Briket kemudian dibakar dan diukur waktu pembakarannya
kemudian massa briket setelah dibakar ditimbang.
Selesai Mulai
Briket yang telah dihasilkan dengan variasi komposisi bahan baku yang berbeda ditimbang
beratnya
Universitas Sumatera Utara
34
3.6 FLOWCHART PENELITIAN
Gambar 3.10 Flowchart Penelitian Penetapan variasi :
Perbandingan eceng gondok dan tempurung kelapa serta
ukuran mesh, jumlah perekat tapioka, suhu karbonisasi,
berat briket, tekanan kempa Setup peralatan :
Oven, Furnace, Alat kempa briket, Neraca, Cetakan briket,
Alat penggiling, Mesh, Hammer mill, Bomb Calorimeter,
Penangas air, Cawan porselin, Desikator, Screening,
Termometer. Penyediaan bahan :
Eceng gondok, tempurung kelapa, tepung tapioka,
air.
Pembuatan arang
Pembuatan briket arang
Analisis proximate : pengujian nilai kalor, kadar abu, kadar air, dan kadar zat
menguap
Pengujian kerapatan
Selesai Mulai
Analisis uji eksperimental untuk laju pembakaran Pengujian kekuatan tekan
Universitas Sumatera Utara
35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan briket dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu : 1.
Penyiapan dan karbonisasi bahan baku 2.
Pembuatan briket 3.
Analisiskarakterisasi kualitas briket. Dalam bab ini akan diperlihatkan hasil briket yang diperoleh dengan
tahapan analisiskarakterisasi meliputi nilai kalor, kadar air, kadar abu, kadar volatil, kerapatan, laju pembakaran, dan kuat tekan.
4.1 BRIKET YANG DIPEROLEH