LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN METODE PENELITIAN PENGARUH KONSENTRASI PEREKAT TEPUNG TAPIOKA DAN PENAMBAHAN KAPUR TERHADAP NILAI KALOR BRIKET

15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Proses Industri KimiaDepartemen Teknik Kimia dan Laboratorium Proses Manufaktur Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan selama lebih kurang 1 bulan.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

3.2.1 Bahan Penelitian

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain: 1. Pelepah aren Arenga pinnata sebagai bahan baku pembuatan briket. 2. Tepung tapioka ditambah air dengan rasio 1:10sebagai bahan perekat. 3. Kapursebagai penyerap air.

3.2.2 Peralatan Penelitian

Peralatan utama yang digunakan pada penelitian ini antara lain: 1. Furnace 2. Timbangan 3. Oven 4. Cawan porselen 5. Desikator 6. Ball Mill 7. Moisture analyzer 16 8. Universal Testing Machine 9. Pencetak Briket diameter lubang 4,5 cm dan tinggi 5 cm

3.3 METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok dengan dua variabel yang divariasikan, yaitu konsentrasi perekat tepung tapioka T dan bahan tambahan kapur K.Rancangan penelitian dalam bentuk tabel adalah sebagai berikut : Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Perlakuan ke- T K 1 2 1 3 3 4 5 5 10 6 1 7 3 8 5 9 20 10 1 11 3 12 5 13 30 14 1 15 3 16 5

3.4 PROSEDUR PENELITIAN

3.4.1 Persiapan Bahan Baku

Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan bahan-bahan yang akan digunakan dalam percobaan sehingga mempunyai bentuk yang seragam dan dapat dengan mudah digunakan dalam tahapan selanjutnya.Adapun tahap persiapan bahan baku dipotong menjadi ukuran yang lebih kecil dan dikeringkan dibawah sinar matahari sampai kering.

3.4.2 Tahap Pengarangan

17 Bahan-bahan yang telah disiapkan diarangkan dengan cara dimasukkan kedalamfurnace pada suhu 350 o C selama 2 jam lalu dimasukkan ke desikator selama 30 menit. Setelah ituarang dihaluskan dengan cara digiling sampai halus denganmenggunakan ball mill selama 4 jam. Kemudian diayak menggunakan ayakan 70 mesh sehingga serbuk arang seragam.

3.4.3 Tahap Pencetakan dan Pengeringan Briket

Serbuk bioarang pelepah aren sebanyak 20 gram dicampurkan dengan perekat berupa tepung tapioka yang telah ditambah air dengan perbandingan 1:10 dengan konsentrasi 0, 10, 20 dan 30dan juga ditambah kapur 0, 1, 3 dan 5 terhadap berat arang ww. Campuran kemudian dimasukkan ke dalam alat pencetak yang mempunyai ukuran teknis diameter 4,5 cm kemudian ditekan dengan alat pengempa dengan kekuatan 80 kgcm 2 8,24 kPa. Briket yang sudah selesai dicetak dimasukkan ke dalam oven untuk dikeringkan dengan temperatur 105 o C selama 2 jam. 3.4.4 Tahap Analisa 3.4.4.1 Analisa Kadar Air Penentuan kadar air menggunakan moisture analyzer.Sampel sebanyak 5 gram ditimbang kemudian dikeringkan dalam moisture analyzer. Persentase kadar air langsung muncul pada moisture analyzer dan dicatat.

3.4.4.2 Analisa Kadar Abu

Cawan kosong dipanaskan dalam oven didinginkan dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang beratnya. Sampel ditimbang sebanyak 5 gram, dan diletakkan dalam cawan, kemudian dimasukkan dalam furnace. Pengabuan dilakukan pada suhu 550 o C sekitar 2 jam. Cawan kemudian didiinginkan dalam desikator, setelah dingin cawan kemudian ditimbang. Persentase kadar abu dapat dihitung dengan rumus: Kadar abu = �������� � ����������� � x 100 18

3.4.4.3 Analisa Kadar Bahan Volatil

Sampel ditimbang sebanyak 5 gram, dan diletakkan dalam cawan, kemudian dimasukkan dalam furnace. Pengabuan dilakukan pada suhu 990 o C sekitar 7 menit. Cawan kemudian didinginkan didalam desikator dan ditimbang Kadar VCM = D-C x 100 D Dimana : D = Berat sampelawal gram C = Berat sampel setelah didinginkan di desikator gram VCM = Volattile Combustion Matterzat volatil

3.4.4.4 Analisa Kadar Karbon Terikat Fixed Carbon

Analisa kadar karbon terikat dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut : FC + VCM + Kadar air + Kadar abu = 100 FC = 100 - VCM - Kadar air - Kadar abu .

3.4.4.5 Analisa Nilai Kalor

Analisa nilai kalor ditentukan dengan menggunakan Calorimeter Combustion Bomb. Prosedurnya sebagai berikut : - Disiapkan alat dan bahan. - Ditimbang briket sebanyak 0,15 gram untuk setiap perlakuan. - Disiapkan kawat penyala, digulung dan dipasang pada tangkai penyala. - Ditempatkan cawan berisi briket pada ujung tangkai penyala. - Ditutup bom dengan kuat setelah dipasang ring-O dengan memutar penutup tersebut. - Diisi oksigen ke dalam bom dengan tekanan 30 bar. - Ditempatkan bom yang telah terpasang ke dalam kalorimeter. - Dimasukkan air pendingin sebanyak 1250 ml. - Ditutup kalorimeter dengan penutupnya. - Dihidupkan pengaduk air pendingin selama 5 menit sebelum penyalaan dilakukan. - Dibaca dan dicatat suhu air pendingin. - Dihidupkan penyalaan. 19 - Diaduk air pendingin selama 5 menit setelah penyalaan berlangsung. - Dibaca dan dicatat kembali suhu air pendingin. - Pengaduk dimatikan [31]. Dari data suhu air pendingin, dapat dihitung nilai kalor pembakaran briket HHV = High Heating Value HHV kJkg = T 2 – T 1 – T kp x c v [32] dimana : T 1 = suhu air pendingin sebelum dinyalakan o C T 2 = suhu air pendingin setelah dinyalakan o C T kp = kenaikan suhu kawat penyala o C c v = panas jenis alat = 73529,6 kJkg. o C

3.4.4.6 Analisa Keteguhan Tekan

Analisa keteguhan tekan menggunakan alat Universal Testing Machine di Laboratorium Penelitian Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. 3.5 FLOWCHART PENELITIAN 3.5.1 Persiapan Bahan Baku Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku

3.5.2 Tahap Pengarangan

Mulai Pelepah aren dipotong menjadi ukuran yang lebih kecil Dikeringkan dibawah sinar matahari sampai kering Selesai Mulai Dimasukkan pelepah aren kedalam furnace dengan suhu 350 Cselama 2 jam Dimasukkan cawan kedalam desikator selama 30 menit Dihaluskan menggunakan ball mil selama 4 jam Diayak menggunakan ayakan 70 mesh 20 Gambar 3.2 Flowchart Tahap Pengarangan

3.5.3 Tahap Pencetakan dan Pengeringan Briket

Gambar 3.3 Flowchart Tahap Pencetakan dan Pengeringan

3.5.4 Tahap Analisa

3.5.4.1 Analisa Kadar Air

Mulai Dibuat bahan perekat dengan mencampurkan tepung tapioka dengan rasio 1:10 terhadap air Dicampur perekat dengan serbuk arang dengan konsentrasi perekat 0, 10 , 20 dan 30 ww terhadap arang Ditambahkan kapur konsentrasi 0, 1, 3 dan 5 Diaduk bahan secara merata dan dituangkan dalam cetakandan dikempa Briket kemudian dikeringkan didalam oven pada suhu 105 C selama 2 jam Selesai Mulai Dikeringkan dalam moisture analyzer Dicatat kadar airnya Sampel ditimbang sebanyak 5 gram 21 Gambar 3.4 Flowchart Analisa Kadar Air

3.5.4.2 Analisa Kadar Abu

Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kadar Abu

3.5.4.3 Analisa Kadar Bahan Volatil

Mulai Sampel ditimbang sebanyak 5 gram Sampel dimasukkan ke dalam cawan porselen Sampel dipanaskan dalam furnace hingga suhu 550 o C selama 2 jam Selesai Cawan porselen didinginkan dalam desikator selama 30 menit lalu ditimbang Mulai Sampel ditimbang sebanyak 5 gram Sampel dimasukkan ke dalam cawan porselen Sampel dipanaskan dalam furnace hingga suhu 990 o C selama 7menit Cawan porselen didinginkan dalam desikator selama 30 menit lalu ditimbang Selesai 22 Gambar 3.6 Flowchart Analisa Kadar Bahan Volatil

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PENGARUH KONSENTRASI PEREKAT TEPUNG TAPIOKA DAN PENAMBAHAN KAPUR TERHADAP NILAI KALOR BRIKET

PELEPAH AREN Berikut ini adalah grafik yang menunjukkan hubungan konsentrasi perekat tepung tapioka dan penambahan kapur terhadap nilai kalor briket pelepah aren. Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Konsentrasi Perekat Tepung Tapioka dan Penambahan Kapur Terhadap Nilai Kalor Briket Pelepah Aren Nilai bakar atau nilai kalor merupakan nilai yang menunjukkan kandungan energi dalam bahan bakar. Nilai kalor adalah karakteristik bahan bakar biomassa yang bergantung pada komposisi kimiawi dan kadar air moisture content [33]. 5800 6000 6200 6400 6600 6800 7000 1 2 3 4 5 6 N ilai K al or k al g Konsentrasi Kapur Tapioka 0 Tapioka 10 Tapioka 20 Tapioka 30 23 Dari gambar 4.1 terlihat bahwa hubungan konsentrasi perekat tepung tapioka dan nilai kalor adalah sebanding. Ini ditunjukkan dengan meningkatnya konsentrasi perekat tepung tapioka yang digunakan menyebabkan nilai kalor cenderung meningkat pada setiap konsentrasi kapur yang sama. Pada grafik tapioka 0, 10 dan 20, tampak kenaikan harga nilai kalor seiring dengan naiknya konsentrasi kapur yang digunakan. Namun pada grafik tapioka 30, harga nilai kalor justru menurun pada penambahan kapur 5. Penyimpangan ini dapat disebabkan oleh karena konsentrasi air pada perekat yang semakin tinggi. Seperti diketahui, pembuatan perekat dilakukan dengan memanaskan tapioka dan air dimana perbandingan tapioka dan air adalah 1:10 [34], sehingga untuk konsentrasi perekat 30 bb misal arang digunakan sebanyak 20 gram maka tapiokanya sebanyak 6 gram dan air sebanyak 60 ml. Sementara itu, kapur yang digunakan hanya 5 bb dari 20 gram arang yaitu sebanyak 1 gram. Akibatnya kapur ini tidak mampu banyak mengikat air dan menurunkan nilai kalor. Nilai kalor perlu diketahui dalam pembuatan briket, karena untuk mengetahui nilai panas pembakaran yang dapat dihasilkan oleh briket sebagai bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor suatu briket, maka semakin baik kualitasnya. Kualitas nilai kalor briket akan meningkat seiring dengan bertambahnya bahan perekat dalam briket tersebut [30]. Bahan perekat memiliki sifat dapat meningkatkan nilai kalor karena mengandung unsur C [35]. Menurut Kalinauskaite 2012, briket dengan penambahan kapur memiliki nilai kalor yang lebih tinggi [36].

4.2 PENGARUH KONSENTRASI PEREKAT TEPUNG TAPIOKA DAN PENAMBAHAN KAPUR TERHADAP KADAR AIR BRIKET