Lokasi Penelitian Alat dan Bahan Rancangan Percobaan

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian FMIPA Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Proses Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara. Penelitian berlangsung selama lebih kurang 13 bulan mulai bulan Februari 2006 sd Februari 2007.

3.2 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain : - media cetak briket berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5 cm serta tekanan 2 ton 2500 KNm 2 - Dongkrak hidrolik dengan kemampuan tekan 2 ton 2500 KNm 2 - Muffle Furnace - Oven - Bom Kalorimeter - Crucible porcelain - Timbangan Analitis - Desikator - Silika Gel Dessicant Agent Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 - Peralatan Analisa Gas - Hardener Meter Bahan yang digunakan : - Cangkang Kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama berlokasi di kecamatan Pkl. Susu Kabupaten Langkat. - Tandan Kosong Kelapa Sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama berlokasi di kecamatan Pkl. Susu kabupaten Langkat. - Tanah Liat berasal dari halaman rumah di Perumnas Simalingkar dan telah dibersihkan dari kotoran dan batu krikil. - Air sebagai bahan pencampur dari tandan kosong, cangkang dan tanah liat sehingga campuran menjadi berbentuk adonan. - Barium Hidroksida 0,1 N - Indikator Phenol pthalein - HCL 0,1 N - Na 2 CO 3 0,1 N

3.3 Prosedur Kerja.

Dalam penelitian ini ada beberapa tahapan yang dilakukan yaitu : 1. Tahap penyiapan bahan baku. 2. Tahap uji pendahuluan. 3. Tahap pengarangan. 4. Tahap pencetakan dan pengeringan. Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 5. Tahap analisa 6. Tahap uji statistik

3.3.1 Tahap Penyiapan 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 penyiapan bahan baku dilakukan dengan mongering anginkan tandan kosong kelapa sawit terlebih dahulu sebelum digunakan. Untuk mempermudah pengeringan tandan kosong kelapa sawit dibelah menjadi 4 empat bagian. Begitu juga dengan cangkang kelapa sawit di bersihkan dari kotoran hal ini bertujuan agar proses pengarangan dapat berlangsung sempurna dan tidak terganggu dengan kotoran yang ada. Kemudian tandan kosong dipotong kecil-kecil untuk mempermudah dan mempercepat proses pengarangan.

3.3.2 Tahap Uji Pendahuluan

Tahap ini bertujuan untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi yang menghasilkan nilai total karbon yang paling optimum. Suhu karbonisasi optimum ini yang menjadi dasar dari suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya. Tahap ini dilakukan dengan memasukkan tandan kosong kelapa sawit kedalam furnace kemudian suhu diatur pada 100 o C dan dibiarkan selama 1 jam. Setelah 1 jam tandan kosong dikeluarkan dari dalam furnace kemudian dilihat apakah sudah menjadi Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 arang atau belum jika sudah maka dianalisa nilai total karbon terikatnya. Kemudian dilanjutkan dengan suhu 200 o C, 300 o C, 400 o C, 500 o C dan suhu diatasnya. Jika nilai total karbon terikatnya meningkat maka suhu terus ditambah namun jika nilai total karbon terikatnya menurun maka uji pendahuluan dihentikan. Perlakuan diulangi untuk bahan cangkang kelapa sawit.

3.3.3 Tahap Pengarangan

Tahap ini bertujuan untuk mengubah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong sawit menjadi serbuk arang yang digunakan pada tahap selanjutnya. Bahan-bahan yang telah disiapkan diarangkan dengan cara dimasukkan kedalam muffle furnace yang telah diset suhunya pada 500 o C selama 1 jam suhu pengarangan didapat dari tahap uji pendahuluan. Cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit dimasukkan kedalam furnace secara bergantian. Dimana setelah cangkang telah habis dibakar didalam furnace baru dilanjutkan dengan tandan kosong sawit. Setelah itu arang dari kedua bahan dihaluskan dengan cara digiling sampai halus dengan menggunakan ball mill. Kemudian diayak. Proses pengayakan dengan menggunakan ayakan biasa tidak menggunakan ayakan mesh karena ukuran mesh dari bahan briket pada penelitian ini tidak diukur parameternya.

3.3.4 Tahap Pencetakan dan Pengeringan

Serbuk arang dari 2 bahan berbeda yaitu campuran cangkang dan TKS kemudian dicampurkan dengan rasio 1 : 10; 1 ;20 dan 1 : 30 ww serta perekat berupa tanah liat. Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 Konsentrasi tanah liat adalah 0 , 10, 20 dan 30 ww. Campuran tadi ditambahkan air secukupnya, kemudian dimasukkan kedalam alat pencetak yang mempunyai ukuran teknis diameter 10 cm dan tinggi 5 cm. Kemudian ditekan dengan alat pengempa yang mempunyai kekuatan tekan 2 ton 2500 KNm 2 . Briket yang sudah selesai dicetak dimasukkan kedalam oven untuk dikeringkan dengan temperatur 100 C.

3.3.5 Tahap Analisa

Tahap ini bertujuan untuk menganalisa karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain nilai bakar, nilai total karbon terikat, nilai kadar air, nilai kadar abu, nilai kadar debu Pm 10 dan uji emisi gas buang dari briket arang.

A. Analisa Nilai Bakar

- Sebanyak + 1 gram briket ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam cawan kwarsa lalu kedua katup bomb dihubungkan dengan kawat NiCr. - Kedua kawat pada bomb dicuci dengan + 10 ml air suling. - Hubungan kawat pada bomb diperiksa dengan stop kontak, bomb dinyalakan dengan menekan tombol “test bomb”. - Bomb diisi dengan oksigen sampai tekanan 30 atm dan bomb dimasukkan kedalam vessel yang sudah diisi dengan 2 liter air lalu tombol bomb ditekan sampai lampu “Ready to Fire “ menyala. Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 - Aliran listrik heater dijalankan dan sampai lampu dan ampere meter dari heater berjalan secara otomatis Suhu Vessel dan jacket sama . - Suhu awal To dibaca hingga konstan. - Tombol fire ditekan hingga lampu menjadi mati Lampu Ready to Fire mati, tunggu selama 10 menit serta baca suhu Ta hingga konstan. - Heater listrik dimatikan dan bomb diangkat dengan hati-hati, kemudian gas dikeluarkan serta cairan dari bomb dibilas dengan larutan Barium Hidroksida 0,1 N dengan indikator phenol pthalein. - Na 2 CO 3 0,1 N ditambahkan sampai terbentuk endapan dimana endapan yang terbentuk disaring dan sisa Na 2 CO 3 di titar dengan HCL 0,1 N.

B. Analisa Kadar Air

Crucible di timbang A1 kemudian briket dimasukkan kedalam crucible lalu di timbang A2. Berat Briket W1. Dimana dinyatakan sebagai W1 = A2- A1. Briket dan crucible dimasukkan kedalam oven pada suhu 105 o C selama 1 jam. Kemudian Dimasukkan kedalam desikator. Lalu ditimbang. Rumus : Kadar Air = 100 1 2 1 X W W W − Dimana : W1 = Berat Contoh mula-mula gr W2 = Berat Contoh setelah dikeringkan gr Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008

C. Analisa Kadar Abu

- Briket ditimbang sebanyak 5 gram, kemudian dimasukkan kedalam crucible yang sudah ditentukan beratnya. - Briket dipanaskan atau dibakar dalam bunsen sampai tidak keluar asap lagi. Kemudian dimasukkan ke dalam Muffle Furnace pada suhu 550 o C selama 2 jam. - Briket tadi kemudian didinginkan dalam desikator sampai suhu kamar. Kemudian di timbang. Rumus : Kadar Abu = 100 X C B A − Dimana A = bobot crucible + Abu B = bobot crucible kosong C = bobot briket

D. Tahap Uji Kadar Bahan Mudah Terbakar dan Menguap

- Briket sebanyak sebanyak 5 gram ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam crucible yang tertutup yang sudah ditentukan beratnya. - Briket tersebut kemudian dibakar didalam furnace selama 7 menit pada suhu 990 o C. - Crucible didinginkan didalam desikator kemudian ditimbang. Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 Rumus : VCm = D C D − x 100 C = A – B Dimana VCm = Volatile Combustible Matter D = Berat sample gr C = Berat zat sisa pembakaran gr A = Berat zat sisa pembakaran + berat crucible gr B = Berat crucible kosong gr

E. Tahap Uji Kadar Karbon Terikat

Kadar karbon terikat Fixed Carbon ditentukan berdasarkan persamaan sebagai berikut : Rumus : FC + VCM + KA + KAb = 100 FC = 100 - KA – Kab – VCM Dimana : FC = Kadar Karbon terikat KA = Kadar Air KAB = Kadar Abu VCM = Kadar Zat mudah menguap dan terbakar

F. Tahap Uji Kadar Debu Pm

10 - Udara yang akan dianalisa dihisap dengan dust sampler yang telah dipasang kertas saring dengan ukuran 10 µm yang telah ditimbang terlebih dahulu beratnya. - Kemudian alat dust sampler dihidupkan selama lebih kurang 1 jam. - Setelah 1 jam alat dust sampler dimatikan kemudian kertas saring yang sudah berisi debu timbang. Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 Rumus : Pm = B B A − x 100 Dimana : A = Berat Kertas Saring + Debu gr B = Berat Kertas Saring gr Pm = Kadar Debu

G. Tahap Uji Emisi Buangan Briket

- Uji emisi dilakukan dengan melakukan pembakaran briket pada tungku pembakaran. - Asap hasil pembakaran dihisap dengan alat impinger yang terdiri dari kompressor penghisap yang dihubungkan dengan tabung yang berisi larutan penyerap zat-zat yang akan dianalisa, Satu tabung berisi satu larutan yang menyerap zat pencemar yang akan dianalisa. - Penghisapan dilakukan selama 1 jam. - Setelah dilakukan penghisapan kemudian larutan tadi dianalisa dengan menggunakan metode spektrofotometer dan menggunakan alat spetrofotometer AAS dan UV.

3.4 Rancangan Percobaan

Penelitian ini dilaksanakan dengan Model Rancangan Acak Lengkap RAL yang terdiri dari 2 faktorial, yaitu : Faktor I : Perbandingan konsentrasi cangkang dan TKS , yang terdiri dari 3 taraf : P a = Cangkang : Tandan Kosong kelapa Sawit TKS 1 : 10 P b = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit TKS 1 : 20 Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007 USU e-Repository © 2008 P c = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit TKS 1 : 30 Faktor II : Konsentrasi Perekat K, yang terdiri dari 4 taraf, yaitu : K = 0 K 1 = 10 K 2 = 20 K 3 = 30 Kombinasi perlakuan tc adalah 3x4 = 12 P a K , P a K 1 , P a K 2 , P a K 3 , P b K ,P b K 1 , P b K 2 , P b K 3 , P c K , P c K 1, P c K 2 dan P c K 3 dengan banyaknya ulangan n, adalah : Tc n-1 ≥ 11 12 n-1 ≥ 11 12n-12 ≥ 11 12n ≥ 23 n ≥ 1,92 sehingga banyaknya ulangan = 2

3.5 Analisa Varian