LOKASI PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN .1 Bahan RANCANGAN PENELITIAN FLOWCHART PENELITIAN

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