BAHAN ALAT HASIL PENELITIAN

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. BAHAN

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalahkulit singkong kering, arang kulit singkong, air, dan tepung tapioka. Tepung tapioka digunakan sebagai bahan perekat briket agar mempunyai daya rekat yang tinggi. Beberapa bahan baku penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.

B. ALAT

Alat yang digunakan untuk menunjang penelitian ini adalah alat pengempabriket bentuk kotak hydraulic press, alat pirolisis karbonisasi, dish mill, alat penyaring ukuran 80 mesh, oven, dan alat uji nilai kalor bomb calorimeter. Beberapa alat-alat penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.

C. METODE PENELITIAN

Pelaksanaan penelitian ini meliputi pembuatan briket dengan enam perlakuan berbeda, kemudian dilanjutkan dengan pengujian nilai kalor pada masing-masing perlakuan serta pengukuran karakteristik sifat fisik yang meliputi kadar air, kadar abu, kadar karbon terikat, keteguhan tekan, dan kerapatan pada formulasi biobriket yang dipilih. Setelah itu dilakukan perhitungan analisa finansial terhadap perlakuan yang mempunyai nilai kalor tertinggi untuk mengetahui kelayakan industri biobriket dari limbah kulit singkong.

1. PEMBUATAN BIOBRIKET

Briket kulit singkong yang akan dibuat terdiri dari jenis briket kayu dan briket arang. Briket kayu merupakan briket yang bahan bakunya tanpa melalu proses karbonasi pengarangan terlebih dahulu. Sedangkan briket arang merupakan briket yang bahan bakunya melalui proses karbonasi. Perbedaan briket kayu dan briket arang dapat dilihat pada skema diagram alir proses pembuatan briket pada Gambar 9 di bawah ini. Proses Pembuatan BioBriket Tanpa Karbonasi Briket Kayu Gambar 9. Pembuatan briket kayu Pada perlakuan pertama, 200 gram limbah kulit singkong yang akan dibuat menjadi briket dikeringkan tanpa ada proses sortasi dari kotoran seperti pasir, batu, tanah, dan kotoran lainnya, kemudian digiling untuk memperkecil ukuran partikelnya. Dalam penelitian kali ini digunakan mesin giling ukuran 80 mesh. Kulit singkong halus yang lolos 80 mesh dengan yang tidak lolos 80 mesh digabung, hasil penggilingan dicampur dengan perekat yang telah disiapkan sebelumnya dan diaduk sampai merata. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dengan konsentrasi 5 dari bobot kulit yang telah digiling. Setelah pencampuran selesai kemudian dikempa dengan mesin pengempa briket hidrolik. Setelah dikempa briket kemudian di keringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air briket sehingga mempermudah briket Kulit Singkong Pengeringan Penggilingan Pencampuran Pengeringan BRIKET Penjemuran matahari 80 mesh 80 mesh Densifikasi Perekat tapioka Kadar air 11 + 4800 Psi ketika akan dibakar. Proses pembuatan biobriket dengan metode briket arang dapat dilihat pada Gambar 10 di bawah ini. Proses pembuatan briket arang Gambar 10. Pembuatan briket arang Pada perlakuan kedua, 100 gram limbah kulit singkong yang akan dibuat menjadi briket dikeringkan tanpa ada proses sortasi dari kotoran seperti pasir, batu, tanah, dan kotoran lainnya.Sedangkan kulit singkong kering lainnya dikarbonasi pada suhu + 400 C. Setelah itu digiling untuk memperkecil ukuran partikelnya. Hasil penggilingan 100 gram kulit singkong kering dengan 100 gram arang kulit singkong dicampur dengan perekat yang telah disiapkan Kulit Singkong Pengeringan Penggilingan Pencampuran Pengeringan BRIKET Pirolisis Penjemuran matahari + 400 C Perekat tapioka Densifikasi Kadar air 11 + 4800 Psi sebelumnya dan diaduk sampai merata. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dengan konsentrasi 5 dari bobot kulit dan arang yang telah dicampur. Setelah pencampuran selesai kemudian dikempa dengan mesin pengempa briket hidrolik. Setelah dikempa briket kemudian di keringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air briket sehingga mempermudah briket ketika akan dibakar. Pada perlakuan ketiga, limbah kulit singkong yang akan dibuat menjadi briket dikeringkan tanpa ada proses sortasi dari kotoran seperti pasir, batu, tanah, dan kotoran lainnya. kemudian dikarbonasi pada suhu + 400 C. Setelah itu digiling untuk memperkecil ukuran partikelnya. Hasil penggilingan arang sebesar 200 gram dicampur dengan perekat yang telah disiapkan sebelumnya dan diaduk sampai merata. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dengan konsentrasi 5 dari bobot kulit yang telah digiling. Setelah pencampuran selesai kemudian dikempa dengan mesin pengempa briket hidrolik. Setelah dikempa briket kemudian di keringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air briket sehingga mempermudah briket ketika akan dibakar. Pada perlakuan keempat, limbah kulit singkong yang akan dibuat menjadi briket dikeringkan dan disertai dengan proses sortasi dari kotoran seperti pasir, batu, tanah, dan kotoran lainnya. Setelah itu kulit singkong kering digiling untuk memperkecil ukuran partikelnya. Hasil penggilingan 200 gram kulit singkong kering dicampur dengan perekat yang telah disiapkan sebelumnya dan diaduk sampai merata. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dengan konsentrasi 5 dari bobot kulit yang telah digiling. Setelah pencampuran selesai kemudian dikempa dengan mesin pengempa briket hidrolik. Setelah dikempa briket kemudian di keringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air briket sehingga mempermudah briket ketika akan dibakar. Pada perlakuan kelima, 100 gram limbah kulit singkong yang akan dibuat menjadi briket dikeringkan dan disertai dengan proses sortasi dari kotoran seperti pasir, batu, tanah, dan kotoran lainnya.Sedangkan kulit singkong kering lainnya dikarbonasi pada suhu + 400 C. Setelah itu digiling untuk memperkecil ukuran partikelnya. Hasil penggilingan 100 gram kulit singkong kering dengan 100 gram arang kulit singkong dicampur dengan perekat yang telah disiapkan sebelumnya dan diaduk sampai merata. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dengan konsentrasi 5 dari bobot kulit dan arang yang telah dicampur. Setelah pencampuran selesai kemudian dikempa dengan mesin pengempa briket hidrolik. Setelah dikempa briket kemudian di keringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air briket sehingga mempermudah briket ketika akan dibakar. Pada perlakuan keenam, limbah kulit singkong yang akan dibuat menjadi briket dikeringkan dan disertai dengan proses sortasi dari kotoran seperti pasir, batu, tanah, dan kotoran lainnya. Kemudian dikarbonasi pada suhu + 400 C. Setelah itu digiling untuk memperkecil ukuran partikelnya. Hasil penggilingan arang sebesar 200 gram dicampur dengan perekat yang telah disiapkan sebelumnya dan diaduk sampai merata. Perekat yang digunakan adalah tepung tapioka dengan konsentrasi 5 dari bobot kulit yang telah digiling. Setelah pencampuran selesai kemudian dikempa dengan mesin pengempa briket hidrolik. Setelah dikempa briket kemudian di keringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air briket sehingga mempermudah briket ketika akan dibakar. Dalam penelitian ini, segmen pengguna briket merupakan industri-industri skala menengah dan besar yang membutuhkan banyak bahan bakar pada proses produksinya. Sebagian besar bahan bakar yang digunakan pada industri-industri menengah dan besar menggunakan bahan bakar migas seperti minyak tanah, solar, dan batu bara. Biobriket dari kulit singkong ini diharapkan mampu menjadi bahan bakar alternatif pengganti ataupun sebagai bahan bakar subtitusi batu bara sehingga dapat mengurangi biaya penggunaan bahan bakar batu bara yang dari tahun ketahun semakin meningkat. Jenis perekat yang digunakan dalam pembuatan briket adalah perekat tapioka. Pemilihan jenis perekat ini berdasarkan atas tingkat kemudahan untuk diperoleh serta harga yang murah sehingga sesuai dengan segmen pengguna industri menengah dan besar. Dalam penelitian ini digunakan perekat 5 dalam komposisi bahan.

2. ANALISIS SIFAT FISIKO KIMIA BIOBRIKET 1 Nilai Kalor

Nilai kalor suatu bahan bakar biomasa adalah jumlah energi panas yang dapat dilepaskan pada setiap satu satuan massa bahan bakar tersebut apabila terbakar habis dengan sempurna dalam satuan kkalkg. Prinsip penentuan nilai kalor adalah mengukur energi yang ditimbulkan pada pembakaran satu gram arang dengan mengukur perubahan suhu fluida pada volume tetap, dimana pembakaran terjadi dalam bejana tertutup. Pengukuran nilai kalor dilakukan dengan alat Adiabatic Bomb Calorimeter. Besarnya nilai kalor dihitung dengan persamaan Nilai ekuivalent air NA = Hs x Ms ∆t – ma Nilai kalor bahan Hb = ∆t Na + ma mb x 4.186 Dimana NA = nilai ekivalen air Hs = nilai kalor sampel kalgr Hb = nilai kalor bahan kalgr Ms = massa sampel gram mb = massa bahan gram ma = massa air pada bejana dalam gram 1t = kenaikan suhu pada bejana dalam °C 2 Kadar Air Kadar air briket dihitung dari massa kering briket, dan massa briket sebelum dikeringkan. Alat yang digunakan untuk memperoleh kadar air briket adalah timbangan elektronik untuk menimbang massa briket dan drying oven untuk mengeringkan briket.Sebanyak satu gram sampel dimasukkan ke dalam cawan porselin yang bobotnya sudah diketahui. Kemudian dikeringkan dalam oven suhu 105 oC sampai beratnya konstan. Kemudian didinginkan dalam eksikator selama 1 jam dan ditimbang. Kadar air dihitung menggunakan persamaan : KA = X1 – X2X1 x 100 Dimana : KA = Kadar Air X1 = Bobot Awal gr X2 = Bobot Akhir gr 3 Kadar Abu Kadar abu briket diperoleh langsung dari hasil pengujian di Balai Kehutanan. Cawan porselin yang berisi sampel dari penentuan kadar air digunakan untuk menetapkan kadar abu. Cawan dimasukkan ke dalam tanur dengan suhu 950 oC selama 10 menit. Kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar abu dihitung dengan persamaan : Kb = YaYc x 100 Dimana : Ya = Bobot Abu gr Yc = Bobot Sampel gr 4 Kadar Zat Terbang Kadar zat terbang briket diperoleh langsung dari hasil pengujian di Balai Kehutanan. Cawan porselen yang berisi sampel dari penentuan kadar air ditutup dan diikat dengan kawat nichrome. Cawan dimasukkan tanur suhu 950 oC selama 6 menit. Setelah penguapan selesai, cawan didinginkan dalam eksikator lalu ditimbang. Penentuan kadar zat menguap dihitung dengan persamaan : Kadar zat menguap = Z1 – Z2Z1 x 100, Dimana : Z1 = Bobot awal gr Z2 = Bobot Akhir gr 5 Kadar Karbon Terikat Kadar karbon terikat briket diperoleh langsung dari hasil pengujian di Balai Kehutanan 6 Kerapatan Briket Kerapatan briket adalah perhitungan massa briket setelah pengeringan, panjang dan lebar briket setelah pengeringan, dan tinggi briket setelah pengeringan. Alat-alat yang dibutuhkan untuk memperoleh data kerapatan briket adalah timbangan elektronik untuk menimbang massa briket dan jangka sorong untuk mengukur panjang, lebar, dan tinggi briket. 7 Keteguhan Tekan Data kekuatan tekan briket diperoleh langsung dari hasil pengujian di Balai Kehutanan. Prinsip yang dilakukan dalam mengukur keteguhan tekan adalah menentukan kekuatan briket yang dihasilkan dalam menahan beban yang diterima hingga briket pecah. Keteguhan tekan briket dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut : P = MbA , Dimana : P = Keteguhan tekan briket Kgcm 2 Mb = Beban yang diterima briket Kg A = Luas permukaan briket cm 2

3. ANALISIS PEMANFAATAN

a. Analisis Teknis pada pendirian industri biobriket ini meliputi analisis terhadap ketersediaan bahan baku, proses produksi, mesin, dan peralatan, serta kebutuhan tenaga kerja. 1.Ketersediaan Bahan Baku PT Sartitanam Pratama Ponorogo memproduksi tepung tapioka dari singkong segar antara 500 – 700 ton dalam setiap minggunya data produksi tahun 2010. Jika banyaknya kulit singkong yang dihasilkan dalam proses produksinya sebesar 8-15 Grace, 1977 maka asumsi limbah kulit singkong yang dihasilkan sebagai bahan baku biobriket adalah sebesar 40 tonminggu atau 170 tonbulan. 2. Proses Produksi Urutan proses pembuatan biobriket dari limbah kulit singkong ini meliputi proses sortasi, penjemuran sinar matahari, karbonasi, pengecilan ukuran, pencampuran dengan bahan perekat, pengempaan, dan pengeringan. Urutan proses produksi yang dilakukan akan berbeda dalam setiap perlakuan yang akan dipilih, untuk perlakuan dengan metode briket kayu, maka pembuatan biobriket dilakukan tanpa melalui proses pirolisis. Pada perlakuan dengan metode briket arang, maka pembuatan biobriket dilakukan dengan proses pirolisis. 3. Mesin dan Peralatan Mesin dan peralatan yang digunakan pada pembuatan biobriket ini diantaranya adalah : alat timbang dengan kapasitas 250 Kg, peralatan pengayak yang terbuat dari saringan baja dengan kapasitas 50 Kg, Tungku pirolisis bentuk drum dengan kapasitas 420 Kg, mesin penggiling dish mill kapasitas 50 kgjam, mesin pengempa briket tipe ulir screw dengan kapasitas cetak 100 Kgjam, dan satu paket peralatan pembantu lainnya. Penggunaan mesin dan peralatan ini tergantung pada metode pembuatan biobriket yang akan dipilih, metode briket kayu atau metode briket arang. 4. Tenaga Kerja Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan dalam pendirian industri biobriket ini tergantung pada jenis perlakuan dan metode pembuatan biobriket yang akan dipilih. Tenaga kerja tersebut akan di tempatkan pada setiap lini produksi. Tenaga kerja yang akan direkrut berasal dari warga yang tinggal disekitar area pabrik. b. Analisis Biaya Analisis biaya pada pendirian industri biobriket ini meliputi biaya investasi, biaya bahan baku, biaya perawatan, gaji pegawai, dan perhitungan biaya operasional. Biaya produksi yang dihasilkan berbeda-beda pada setiap perlakuan yang diuji sehingga dari berbagai alternatif besarnya biaya produksi akan dibandingkan dengan nilai kalor yang dihasilkan dan dapat ditentukan jenis perlakuan yang paling optimal. c. Analisis Perbandingan Dari total biaya pada setiap formulasi tersebut kemudian akan dibandingkan dengan nilai kalor pada setiap masing-masing formulasi dan bahan bakar lainnya yang umum digunakan pada industri seperti minyak tanah, batu bara,dan LPG. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. HASIL PENELITIAN

Pada pembuatan biobriket perlakuan pertama, metode yang digunakan adalah metode briket kayu, yaitu pembuatan briket tanpa melalui proses pengarangan. Kulit singkong kering tanpa proses sortasi digiling dengan mesin penggiling dish mill dengan ukuran 80 mesh, hasil penggilingan kemudian dicampur dengan perekat tapioka 5. Setelah dicampur dengan perekat, kemudian dikempa dengan pengempa hidrolik. Hasil pembuatan biobriket pada perlakuan pertama dapat dilihat pada Gambar 11 di bawah ini. Gambar 11. Biobriket perlakuan 1 Setelah dikempa, biobriket kemudian dikeringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kadar air dalam biobriket sehingga memudahkan dalam proses pembakaran. Biobriket pada perlakuan 1 berwarna coklat terang. Pada pembuatan biobriket perlakuan kedua, metode yang digunakan adalah gabungan metode briket kayu dan metode briket arang. Kulit singkong kering tanpa melalui proses sortasi digiling dengan mesin penggiling dish mill dengan ukuran 80 mesh, digabung dengan kulit singkong yang dipirolisis dan digiling dengan mesin penggiling dish mill. hasil penggabungan kemudian dicampur dengan perekat tapioka 5. Setelah dicampur dengan perekat, kemudian dikempa dengan pengempa hidrolik. Hasil pembuatan biobriket pada perlakuan kedua dapat dilihat pada Gambar 12 di bawah ini. Gambar 12. Biobriket perlakuan 2 Setelah dikempa, biobriket kemudian dikeringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kadar air dalam biobriket sehingga memudahkan dalam proses pembakaran. Biobriket pada perlakuan 2 berwarna coklat gelap. Pada pembuatan biobriket perlakuan ketiga, metode yang digunakan adalah metode briket arang, yaitu pembuatan briket yang melalui proses pengarangan. Kulit singkong kering dipirolisis dalam tungku dengan suhu + 350 C tanpa proses sortasi. Setelah itu digiling dengan mesin penggiling dish mill dengan ukuran 80 mesh, hasil penggilingan kemudian dicampur dengan perekat tapioka 5. Setelah dicampur dengan perekat, kemudian dikempa dengan pengempa hidrolik. Hasil pembuatan biobriket pada perlakuan ketiga dapat dilihat pada Gambar 13 di bawah ini. Gambar 13. Biobriket perlakuan 3 Setelah dikempa, biobriket kemudian dikeringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kadar air dalam biobriket sehingga memudahkan dalam proses pembakaran. Biobriket pada perlakuan 3 berwarna hitam arang. Pada pembuatan biobriket perlakuan keempat, metode yang digunakan adalah metode briket kayu, yaitu pembuatan briket tanpa melalui proses pengarangan. Kulit singkong kering yang telah disortasi digiling dengan mesin penggiling dish mill dengan ukuran 80 mesh, hasil penggilingan kemudian dicampur dengan perekat tapioka 5. Setelah dicampur dengan perekat, kemudian dikempa dengan pengempa hidrolik. Hasil pembuatan biobriket pada perlakuan keempat dapat dilihat pada Gambar 14 di bawah ini. Gambar 14. Biobriket perlakuan 4 Setelah dikempa, biobriket kemudian dikeringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kadar air dalam biobriket sehingga memudahkan dalam proses pembakaran. Biobriket pada perlakuan 4 berwarna coklat. Pada pembuatan biobriket perlakuan kelima, metode yang digunakan adalah gabungan metode briket kayu dan metode briket arang. Kulit singkong kering yang telah disortasi digiling dengan mesin penggiling dish mill dengan ukuran 80 mesh, digabung dengan kulit singkong yang dipirolisis dan digiling dengan mesin penggiling dish mill. hasil penggabungan kemudian dicampur dengan perekat tapioka 5. Setelah dicampur dengan perekat, kemudian dikempa dengan pengempa hidrolik. Hasil pembuatan biobriket pada perlakuan kelima dapat dilihat pada Gambar 15 di bawah ini. Gambar 15. Biobriket perlakuan 5 Setelah dikempa, biobriket kemudian dikeringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kadar air dalam biobriket sehingga memudahkan dalam proses pembakaran. Biobriket pada perlakuan 5 berwarna coklat gelap. Pada pembuatan biobriket perlakuan keenam, metode yang digunakan adalah metode briket arang, yaitu pembuatan briket yang melalui proses pengarangan. Kulit singkong kering yang telah disortasi dipirolisis dalam tungku dengan suhu + 350 C. Setelah itu digiling dengan mesin penggiling dish mill dengan ukuran 80 mesh, hasil penggilingan kemudian dicampur dengan perekat tapioka 5. Setelah dicampur dengan perekat, kemudian dikempa dengan pengempa hidrolik. Hasil pembuatan biobriket pada perlakuan keenam dapat dilihat pada Gambar 16 di bawah ini. Gambar 16. Biobriket perlakuan 6 Setelah dikempa, biobriket kemudian dikeringkan dalam oven suhu 60 C. Tujuan pengeringan ini adalah untuk menghilangkan kadar air dalam biobriket sehingga memudahkan dalam proses pembakaran. Biobriket pada perlakuan 6 berwarna hitam arang.

B. SIFAT FISIKO KIMIA BIOBRIKET