24 Tabel 9. Hasil uji efisiensi pembakaran biopelet sekam padi
Persentase arang Energi untuk mendidihkan
1 L air kkal Kalori biopelet yang
terbakar kkal Efisiensi
69.04 ± 0.96 738.18 ± 63.69
9.40 ± 0.81 10
69.79 ± 1.30 840.78 ± 65.17
8.34 ± 0.71 20
69.29 ± 0.82 800.46 ± 92.61
8.74 ± 0.96 Berdasarkan beberapa parameter sifat fisiko kimia dan hasil uji keragaan biopelet yang terdiri
atas: kadar abu, nilai kalor, keteguhan tekan, dan efisiensi pembakaran, maka biopelet dengan penambahan arang sekam 10 ditetapkan sebagai biopelet dengan formulasi terbaik. Dengan
kandungan nilai kalor sebesar 4329.63 kkalkg, biopelet dengan penambahan arang sekam 10 memiliki nilai kalor jauh lebih besar dibandingkan biopelet tanpa penambahan arang sekam
3590.82 kkalkg dan sedikit lebih rendah jika dibandingkan dengan nilai kalor biopelet dengan penambahan arang 20 4450.36 kkalkg. Namun demikian, biopelet dengan penambahan arang
sekam 10 memiliki kualitas yang lebih baik pada kadar abu dan keteguhan tekan, sedangkan efisiensi pembakaran menunjukkan hasil yang relatif sama pada setiap perlakuan. Kadar abu
merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap daya tahan kompor biomassa. Kadar abu yang tinggi dapat mempercepat pembentukan karat pada kompor, sehingga umur pakai kompor menjadi
lebih singkat. Nilai keteguhan tekan berpengaruh pada proses penanganan handling biopelet, terutama pada proses transportasi dan penggudangan. Biopelet dengan penambahan arang sekam 10
selanjutnya digunakan sebagai basis untuk perhitungan kesetimbangan massa dan analisis energi pada proses produksi biopelet untuk skala laboratorium.
4.5. KESETIMBANGAN MASSA DAN ENERGI PEMBUATAN BIOPELET
SEKAM PADI
Perhitungan kesetimbangan massa pada proses pembuatan biopelet bertujuan untuk mengetahui rendemen proses produksi biopelet sekam padi untuk skala laboratorium. Kesetimbangan massa
dihitung pada setiap tahap proses produksi biopelet, yaitu: penggilingan, penyaringanan, karbonisasi, pencampuran, peletisasi, dan pengeringan. Rendemen diperoleh bedasarkan data input, output, dan
losses yang diperoleh pada setiap proses. Proses penggilingan dilakukan menggunakan disc mill dengan ukuran saringan sebesar 3 mm.
Pada tahap ini, dihasilkan rendemen sebesar 94.44. Proses penggilingan menghasilkan serbuk sekam padi dengan ukuran bervariasi, yaitu berkisar antara 16
– 100 mesh. Untuk memperoleh serbuk sekam berukuran ≥ 50 mesh, selanjutnya dilakukan proses pemisahan secara manual dengan
menggunakan alat pengayak saringan berukuran 50 mesh. Proses pengayakan menghasilkan rendemen serbuk sekam padi sebesar 23.52 dan by product berupa sekam padi berukuran 50 mesh
sebesar 76.48. By product selanjutnya dikarbonisasi menjadi arang sekam menggunakan tabung kiln dan menghasilkan rendemen sebesar 35.71. S
erbuk sekam berukuran ≥50 mesh dan arang sekam dicampurkan, lalu ditambahkan minyak jelantah dan dicetak menjadi biopelet dengan menggunakan
pellet mill. Proses peletisasi tersebut menghasilkan rendemen sebesar 75.78. Biopelet yang
dihasilkan dari proses peletisasi kemudian dikeringkan di dalam rumah kaca. Rendemen yang dihasilkan pada proses pengeringan adalah sebesar 95.99. Berdasarkan nilai rendemen yang
25 diperoleh pada setiap tahapan proses, maka dapat diketahui kesetimbangan massa proses keseluruhan
untuk pembuatan biopelet sekam padi untuk skala laboratorium seperti yang disajikan pada Gambar 12.
Gambar 12. Kesetimbangan massa keseluruhan proses produksi biopelet sekam padi pada skala laboratorium
Proses produksi biopelet menghasilkan rendemen sebesar 18.76. Pada proses penggilingan, terdapat losses sebesar 0.56 kg yang disebabkan karena adanya sekam padi yang terbuang pada saat
diumpankan ke dalam disc mill pada proses penggilingan. Selain itu, terdapat pula sekam padi yang menempel pada bagian silinder penyaring disc mill sehingga dapat mengurangi massa sekam padi yang
50 mesh
≥50 mesh Penggilingan
Sekam padi
Serbuk sekam Penyaringan
Serbuk sekam Serbuk sekam
Karbonisasi
Arang sekam By product Bio-oil, gas
metan, losses
Pencampuran 1 Campuran serbuk sekam
dan arang sekam
Pencampuran 2 Minyak jelantah
Peletisasi Biopelet
Pengeringan Biopelet
Excess arang sekam 10 kg
9.44 kg 7.22 kg
2.22 kg 0.22 kg
2.36 kg 4.64 kg
2.44 kg
0.12 kg
1.92 kg
1.87 kg Losses
0.64 kg
Uap air 0.05 kg
26 diperoleh setelah proses penggilingan dan dihitung sebagai losses. Output proses penggilingan sekam
padi sebanyak 9.44 kg selanjutnya diayak dan menghasilkan output berupa sekam padi berukuran ≥50
mesh sebanyak 2.22 kg. By product sekam padi berukuran 50 mesh selanjutnya diumpankan pada proses karbonisasi yang menghasilkan output berupa arang sekam sebanyak 2.58 kg. Serbuk sekam
padi berukuran ≥ 50 mesh yang diperoleh pada proses pengayakan selanjutnya ditambahkan arang sekam sebanyak 10 bb dan dilakukan proses pencampuran. Selanjutnya campuran sekam dan
arang sekam ditambahkan minyak jelantah sebanyak 4.77 bb, lalu diumpankan pada proses peletisasi. Dengan demikian, input campuran bahan baku pada proses peletisasi adalah sebanyak
2.56 kg 2.22 kg sekam, 0.22 kg arang sekam, dan 0.12 kg minyak jelantah. Proses peletisasi menghasilkan output berupa biopelet sekam padi sebanyak 1.92 kg. Pada proses peletisasi, terdapat
losses sebesar 0.64 kg yang terjadi karena banyaknya biopelet yang tertinggal di dalam dies dan proses densifikasi yang tidak sempurna sehingga menghasilkan biopelet yang mudah terurai. Biopelet
kemudian dikeringkan di dalam rumah kaca selama ±4 jam. Proses pengeringan menyebabkan biopelet kehilangan bobot sebesar 0.05 kg yang diduga sebagai uap air yang terlepas ke udara. Output
yang dihasilkan pada akhir proses produksi biopelet terdiri atas 1.87 kg biopelet, 2.36 kg excess arang sekam, dan 4.64 kg by product bio-oil dan gas metan. Excess arang sekam tersebut tidak dihitung
sebagai losses karena dapat digunakan pada proses produksi untuk batch selanjutnya. Analisis energi bertujuan untuk mengetahui besarnya energi input yang dibutuhkan dan energi
output yang dihasilkan pada proses pembuatan biopelet sekam padi dalam setiap satu satuan massa. Kebutuhan energi dihitung berdasarkan besarnya daya dan lama waktu pemakaian alat pada setiap
tahapan proses pembuatan biopelet, yaitu proses penggilingan, karbonisasi, dan peletisasi. Perhitungan energi dilakukan dengan menggunakan basis bahan baku input sebesar 10 kg sekam padi
dan output berupa 1.87 kg biopelet, 2.36 kg excess arang sekam, dan 4.64 kg by product. Proses penggilingan dilakukan menggunakan disc mill yang digerakkan oleh energi mekanik dari motor listrik
dengan daya 1 HP. Untuk melakukan penggilingan sekam padi sebanyak 10 kg, dibutuhkan waktu selama 5.25 menit atau 315 detik. Berdasarkan hasil perhitungan pada Lampiran 13, energi yang
dibutuhkan untuk proses penggilingan adalah sebesar 563.75 kkal. Proses karbonisasi dilakukan dengan menggunakan alat karbonisasi tipe kiln dengan tinggi tabung 30 cm dan diameter 19 cm. Alat
karbonisasi bekerja dengan menggunakan daya listrik sebesar 5593 watt selama ±5 jam. Pada proses peletisasi, digunakan pellet mill dengan kapasitas produksi sebesar 300 kgjam. Untuk menggerakkan
pellet mill, diperlukan energi mekanik yang berasal dari motor listrik dengan daya 1 HP. Proses peletisasi 2.56 kg bahan baku menjadi 1.94 kg biopelet berdasarkan Gambar 12 membutuhkan waktu
selama 0.96 menit atau 57.6 detik. Dengan cara perhitungan energi yang sama dengan proses penggilingan, energi yang dibutuhkan pada proses karbonisasi dan peletisasi secara berturut-turut
adalah 24161.76 kkal dan 103.09 kkal. Energi input total yang diperlukan pada proses pembuatan biopelet dengan basis input 10 kg
sekam padi adalah 24828.59 kkal. Energi output yang dihasilkan berasal dari biopelet, arang sekam, dan by product. Berdasarkan perhitungan pada Lampiran 14, energi output total yang diperoleh dari
biopelet dan excess karbon adalah sebesar 19024.39 kkal. Losses energi output sebesar 5804.20 kkal diperkirakan terjadi pada by product yang dihasilkan dan tidak diperhitungkan sebagai energi output.
Proses transformasi sekam padi menjadi biopelet mampu meningkatkan nilai kalor pembakaran biomassa sekam padi dari 3450.00 kkalkg menjadi 4329.62 kkalkg terjadi peningkatan sebesar
879.62 kkalkg. Biopelet dengan penambahan 10 arang sekam mampu meningkatkan nilai kalor sekam padi sebesar 25.49. Perhitungan energi untuk proses produksi biopelet tanpa penambahan
arang sekam dilakukan sebagai pembanding. Total energi yang diperlukan untuk membuat biopelet tanpa penambahan arang sekam berdasarkan perhitungan pada Lampiran 14 adalah 356.59 kkalkg.
27 Energi input sebesar 356.59 kkal mampu meningkatkan nilai kalor sekam padi dari 3450.00 kalkg
menjadi 3590.82 kkalkg terjadi peningkatan sebesar 140.82 kkalkg. Biopelet tanpa penambahan arang sekam mampu meningkatkan nilai kalor sekam padi sebesar 4.08.
4.6. DESAIN PROSES PRODUKSI BIOPELET SEKAM PADI
