Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok dan Tempurung Kelapa serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Karakteristik Briket

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ENERGI

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), energi adalah tenaga atau gaya untuk berbuat sesuatu. Definisi ini merupakan perumusan yang lebih luas daripada pengertian-pengertian mengenai energi pada umumnya yang dianut di dunia ilmu pengetahuan.Dalam pengertian sehari-hari energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan.

Energi merupakan komponen utama dalam seluruh kegiatan makhluk hidup bumi.Sumber energi yang utama bagi manusia adalah sumber daya alam yang berasal dari fosil karbon [7].

Penghematan energi mulai diluncurkan hampir disemua negara disebabkan semakin berkurangnya cadangan minyak dunia.Indonesia kini telah menjadi salah satu negara pengimpor minyak mentah sehingga diperlukan suatu usaha untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak dan gas.Situasi energi di Indonesia tidak terlepas dari situasi energi dunia.Konsumsi energi dunia yang makin meningkat memberikan kesempatan bagi Indonesia untuk mencari sumber energi alternatif untuk memenuhi kebutuhannya sendiri [8]. Energi merupakan sektor utama dan akan mengambil peranan yang lebih besar diwaktu yang akan datang dalam perekonomian Indonesia saat ini, baik dalam rangka penyediaan devisa, penyerapan tenaga kerja, kelestarian sumber daya energi, pembangunan nasional serta pembangunan daerah. Untuk itu perlu diidentifikasisektor mana yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber daya energi alternatif.Seperti yang diketahui Indonesia sangat berkepentingan untuk menggantikan sumber daya energiminyak dengan sumber daya energi lainnya, karena minyak merupakan sumber daya energi yang menghasilkan devisa selain gas alam. Oleh karena itu pemanfaatan minyak sebagai sektor perekonomian sedapat mungkin digantikan dengan sumber daya lain seperti gas alam, batubara, panas bumi, listrik tenaga air, dan biomassa yang tersedia dalam jumlah yang besar [2].

2.2 BIOMASSA

Biomassa adalah campuran material organik yang kompleks, biasanya terdiri dari karbohidrat, lemak, protein dan beberapa mineral lain yang jumlahnya sedikit seperti sodium, fosfor, kalsium dan besi. Karbohidrat merupakan komponen utama tanaman biomassa (berat kering kira-kira sampai 75 %), lignin (sampai dengan 25 %) dimana dalam beberapa tanaman komposisinya bisa berbeda-beda. Keuntungan penggunaan biomassa adalah untuk sumber bahan bakar yang berkelanjutan [8].

Biomassa merupakan suatu limbah benda padat yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar.Biomassa meliputi limbah pertanian, limbah kayu, limbah perkebunan, limbah hutan serta komponen organik dari industri dan rumah tangga.Energi biomassa dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu dapat diperbaharui (renewable resources) sehingga sumber energi ini dapat dimanfaatkan secara lestari [2].

Biomassa yang berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui berpeluang untuk dimanfaatkan sebagai sumber energiuntuk bahan bakar alternatif.Biomassa yang dijadikan sebagai bahan bakar alternatif harus lebih ramah lingkungan, mudah diperoleh, lebih ekonomis, serta dapat digunakan oleh masyarakat luas [3].

Potensi energi biomassa merupakan sumber energi alternatif yang perlu mendapat prioritas, sebab Indonesia sebagai negara agraris benyak menghasilkan limbah pertanian yang kurang termanfaatkan.Limbah pertanian tersebut dapat diolah menjadi suatu bahan bakar padat yang digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil [9].

Keuntungan pemanfaatan sumber energi biomassa diantaranya :

a. Sumber energi biomassa dapat didaur ulang kembali sehingga dapat dimanfaatkan sacara lestari.

b. Sumber energi biomassa tidak menyebabkan polusi udara sebagaimana yang terjadi pada bahan bakar fosil karena relatif tidak mengandung unsur sulfur. c. Pemanfaatan energi biomassa dapat meningkatkan efisiensi limbah pertanian

Keunggulan lain dari biomassa adalah harganya yang lebih murah dibandingkan sumber energi lainnya. Hal ini dapat terjadi karena jumlahnya yang sangat melimpah dan umumnya merupakan limbah dari suatu aktivitas masyarakat.Namun demikian, dengan nilai kalor antara 3.000-4.500 kal/gr, energi yang dikandungnya masih sangat potensial untuk dimanfaatkan terutama dalam rangka membangkitkan energi panas [9].

Salah satu solusi yang menjanjikan untuk mengatasi masalah dari limbah pertanian yang tidak dimanfaatkan adalah dengan mengolahnya menjadi briket yang bertujuan untuk meningkatkan karakteristik bahan baku serta nilai kalor dari biomassa [10].

Biomassa pada umumnya mempunyaikadarzat volatil yang tinggi sehingga pembakarannyadimulai pada temperatur yang rendah. Proses devolatisasi pada biomassa umumnya terjadi padatemperatur rendah dan hal ini mengindikasikanbahwa biomassa mudah dinyalakan dan dibakar,meskipun pembakaran yang diharapkan terjadisangat cepat dan bahkan sulit dikontrol [11].

2.3 ECENG GONDOK

Eceng Gondok (Eichornia crassipes) merupakan tumbuhan air yang tumbuh di rawa-rawa, danau, waduk,dan sungai yang alirannya tenang. Pertumbuhan eceng gondok yang sangat cepat dapat menimbulkan berbagai masalah, antara lain mempercepat pendangkalan sungai atau danau, menurunkan produksi ikan, mempersulit saluran irigasi, serta menyebabkan penguapan air 3 hingga 7 kali lebih besar daripada penguapan air di perairan terbuka [1].

Eceng gondok dapat hidupdidaerahtropismaupun subtropis.Sebagai gulmaperairaneceng gondokmampu menyesuaikandiri terhadap perubahanlingkungandanberkembang biak secaracepat. Perairanyang dangkaldanairyang keruh merupakan tempat tumbuh yang ideal bagitanamaneceng gondok dengansuhuberkisar antara28-30oC dankondisipH berkisar 4-12.Tanamaneceng gondoksulit tumbuhdi perairanyangdalamdanberair jernihdidataran tinggi.Ecenggondok mampumenghisap airdan menguapkanyake udaramelaluiprosesevaporasi [12].

Eceng gondok memiliki kandungan air yang sangat besar yaitu hingga 90% dari berat tanaman sebenarnya.Dalam 10 kg eceng gondok setelah dikeringkan beratnya hanya 1 kg. Akan tetapi eceng gondok memiliki nilai kadar karbon yang cukup bagus untuk dimanfaatkan sebagai briket [1]. Berikut ini adalah tanaman eceng gondok yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 berikut :

Gambar 2.1 Eceng Gondok

Eceng gondok segar dan kering memilki kandungan kimia seperti pada Tabel 2.1 dan 2.2 berikut ini :

Tabel 2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Segar [13]

Senyawa Kimia Persentase (%)

Air Abu

Serat Kasar Karbohidrat Lemak Protein

Posfor sebagai P2O5 Kalium sebagai K2O Klorida

Alkanoid

92,6 0,44 2,09 0,17 0,35 0,16 0,52 0,42 0,26 2,22

Tabel 2.2 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering [13]

Senyawa Kimia Persentase (%)

Selulosa Pentosa

Lignin

Silika Abu

64,51 15,61 7,69 5,56 12,00

Beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan pertumbuhan eceng gondok, yaitu :

1. pH air

Pada pH 7 terjadi pertumbuhan maksimum eceng gondok.Meskipun pada pH 7 merupakan pH yang optimal untuk pertumbuhan, namun tanaman eceng gondok ini dapat bertahan pada pH 4-5 dan 9-10.Perubahan morfologi abnormal terjadi bila pH terlalu tinggi atau terlalu rendah, yaitu akar menjadi keras, agak rusak dan tidak ditemukannya akar-akar lateral.

2. Intensitas cahaya

Pada keadaan cahaya matahari 100% tanaman ini tumbuh dan berkembang biak paling cepat dibandingkan dengan cahaya matahari 75%, 50% atau 25%. 3. Temperatur

Suhu merupakan faktor yang menentukan distribusi dimana pada suhu 25 0C eceng gondok tumbuh dengan pesat. Kecepatan pertumbuhan relatif tanaman ini lima kali lebih tinggi pada musim panas bila dibandingkan musim dingin. 4. Unsur hara

Pada pH sekitar 7 eceng gondok menyerap unsur hara paling banyak terutama Nitrogen [14].

Pertumbuhan encenggondok yang cukup pesat mengakibatkan berbagai kesulitanseperti terganggunya transportasi,penyempitan sungai, dan masalah lain karenapenyebarannya yang menutupi permukaan sungai/perairan. Untuk itu enceng gondok ini dapat dijadikan sebagai limbah biomassa, sehingga dapat dilakukan suatupemanfaatan alternatif terhadap encenggondok ini dengan jalan pembuatan briketarang.Tanaman enceng gondok memiliki kandungan selulosa dan senyawa organik sehingga berpotensimemberikan nilai kalor yang cukup baik.Dengan demikian briket arang dari encenggondok ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif yang dapat membuat dampak yang sangat baik bagilingkungan serta bernilai ekonomis tinggi sehingga eceng gondok tidak merusak ekosistem perairan [13].

2.4TEMPURUNG KELAPA

Tempurung kelapa merupakan lapisan keras yang terletak dibagian dalam kelapa setelah sabut.Tempurung kelapa memiliki lapisan kerasdengan ketebalan antara 3 mm sampai dengan 5 mm. Banyaknya kandungan silikat (SiO2) yang terdapat pada tempurung menyebabkan sifatnya menjadi keras. Dari berat total buah kelapa, 15 % sampai 19 % diantaranya merupakan berat tempurung [2].Komposisi tempurung kelapa ditunjukkan pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa [8]

Unsur Kimia Persentase (%)

Sellulosa Pentosan Lignin Kadar Abu

Solvent Ekstraktif Uronat anhydrad

Nitrogen Air

26,60 27,00 29,40 0,60 4,20 3,50 0,11 8,00

Sebagai limbah organik tempurung kelapa memiliki peluang untuk dijadikan sebagai bahan bakar.Karena memiliki sifat difusi termal yang baik maka tempurung kelapa dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan briket.Hal ini diakibatkan oleh tingginya kandungan selulosa dan lignin yang terdapat dalam tempurung [3].

Tempurung kelapa yang melimpah jumlahnya baik yang berasal dari limbah pertanian maupun yang berasal dari limbah rumah tangga dan industri belum dimanfaatkan secara maksimal.Untuk meningkatkan penggunaan tempurung kelapa sebagai bahan bakar alternatif maka tempurung kelapa dapat dibuat menjadi briket.Arang tempurung kelapa yang diolah lebih lanjut menjadi briket dapat digunakan oleh masyarakat untuk keperluan rumah tangga, usaha maupun industri.Penggunaan briket lebih praktis, menarik dan bersih dibandingkan dengan bahan arang.Pembentukan dan pemanfaatan briket tempurung kelapa memiliki dua keuntungan yaitu yang pertama mendorong kajian teknologi energi alternatif yang terbarukan.Keuntungan yang kedua adalah bisa menjadi salah satu penyelesaian masalah lingkungan karena sumber utama bahan bakunya merupakan tempurung kelapa [15].

Perubahan komposisi dan sifat termal tempurung kelapa menjadi arang ditunjukkan pada Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Perbandingan Sifat Antara Tempurung Kelapa dan Arangnya [15] Bahan Komponen Kandungan (%) Sifat termal (kal/g) Tempurung

Kelapa

Moisture

Zat volatil Karbon

Abu

10,46 67,67 18,29 3,58

4.3927,7376

Arang Tempurung Kelapa

Zat volatil Karbon Abu

10,60

76,32 13,08

7.345,9149

Apabila tempurungkelapa dibakar pada temperatur tinggidalamruanganyang tidakberhubungandenganudara makaakan menghasilkan arangyang terjadi melalui rangkaianproses penguraian penyusuntempurungkelapa. Untuk dijadikanarang haruslah tempurungyang bersihdanberasaldari kelapayang tua,bahanharus keringagar prosespembakarannyaberlangsung lebih cepat dan tidak menghasilkan asap yang banyak. Arang tempurung kelapa merupakanproduk yang diperolehdaripembakarantidak sempurnaterhadaptempurung kelapa.Arang

lebihmenguntungkandibandingkan kayubakar. Arang

2.5BIOARANG DAN BRIKET 2.5.1 Bioarang

Bioarang merupakan arang (salah satu jenis bahan bakar) yang dibuat dari aneka macam bahan hayati atau biomassa, misalnya kayu, ranting, daun-daunan, rumput, jerami, kertas maupun limbah pertanian lainnya yang dapat dikarbonisasi.Bioarang ini dapat diolah menjadi briket [8].

Arangmerupakan bahan padathasil dari pengarangan bahan yangmengandung karbon dan berpori. Sebagian besar pori-poriarang masih tertutup oleh hidrokarbon, tar, dansenyawa organik lain yang komponennyaterdiri dari karbon tertambat (fixed carbon),abu, air, nitrogen dan sulfur [13].

2.5.2 Briket

Briket adalah gumpalan-gumpalan atau batangan-batangan arang yang terbuat dari bioarang (bahan lunak). Bahan bakar ini dapat dimanfaatkan dengan teknologi yang sederhana dengan panas (nyala api) yang dihasilkan cukup besar, lama, dan aman.Briket merupakan bahan bakar alternatif yang cukup berkualitas [2].

Briket merupakan suatu padatan yang dihasilkan melalui proses pemampatan danpemberian tekanan, yang jika dibakar akanmenghasilkan sedikit asap. Briket diolah dengansistem pengepresan dengan pemberian tekanan dan menggunakan bahanperekat, sehingga berbentuk briket yangdapat digunakan untuk keperluan sehari-hari [9].

Biaya penggunaan yang sangat murah merupakan salah satu keuntungan yang diperoleh dari penggunaan briket.Alat yang digunakan untuk pembuatan briket sangat sederhana dan bahan bakunya juga sangat murah, bahkan tidak perlu membeli karena pada umumnya berasal dari sampah yang sudah tidak berguna lagi. Bahan baku untuk pembuatan arang umumnya telah tersedia disekitar kita. Briket dalam penggunaanya menggunakan tungku yang relatif kecil dibandingkan dengan tungku yang lainnya [2].

Beberapa tipe/bentuk briket yang umum dikenal, antara lain : bantal

(oval), silinder (cylinder), dan lain-lain. Adapun keuntungan dari bentuk briket yang dicetak yaitu sebagai berikut :

1. Ukuran dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

2. Untuk memudahkan pembakaran porositasnya dapat diatur. 3. Mudah dibakar sebagai bahan bakar [16].

Gambar 2.3 Briket

Umumnya bahan bakar briket memiliki parameter energi yang cukup baik, densitas dan nilai kalor yang lebih tinggi serta kandungan air yang lebih rendah bila dibandingkan biomassa yang belum diolah.Briket dapat dibuat dari campuran bahan yang berbeda dari limbah pertanian atau biomassa [16].

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat briket arang adalah berat jenis bahan bakar atau berat jenis serbuk arang, kehalusan serbuk, suhu karbonisasi, dan tekanan pada saat dilakukan pencetakan.Selain itu, pencampuran formula dengan briket juga mempengaruhi sifat briket.Syarat briket yang baik adalah briket yang permukaannya halus dan tidak meninggalkan bekas hitam di tangan. Selain itu, sebagai bahan bakar, briket juga harus memenuhi kriteria yang dibutuhkan konsumen antara lain:

a. Mudah dinyalakan.

b. Ukuran dan bentuk yang sesuai untuk penggunaannya. c. Tidak mengeluarkan asap.

d. Emisi gas hasil pembakaran tidak mengandung racun dan bebas dari gas yang berbahaya.

f. Sifat pembakaran yang sesuai dengan kebutuhan (waktu, laju pembakaran, suhu pembakaran, kemudahan dibakar,efisiensi energi dan pembakaran yang stabil). Pembakaran briket dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :

1. Ukuran partikel

Salah satu faktor yang berpengaruh pada proses pembakaran bahan bakar padat adalah ukuran partikel. Suatu bahan bakar padat akan lebih cepat terbakar apabila ukuran partikelnya lebih besar.

2.Kecepatan aliran udara

Laju pembakaran briket akan naik dengan adanya kenaikan kecepatan aliran udara dan kenaikan temperatur. Apabila kecepatan aliran udara mengalami kenaikan maka akan diikuti dengan kenaikan temperatur dan laju dari pembakaran briket naik dalam satu rentang waktu.

3. Jenis bahan bakar

Jenis bahan bakar akan menentukan karakteristik dari bahan bahan bakar tersebut.

4. Karakteristik bahan bakar padat

Beberapa karakteristik briket yang akan mempengaruhi pemanfaatannya terdiri dari :

1)Kandungan air (moisture)

Moisture yang dikandung dalam briket dapat dinyatakan dalam dua macam :

a)Free moisture (uap air bebas)

Uap air bebas dapat hilang dengan penguapan misalnya dengan air-drying. Kandungan uap air bebas sangat penting dalam perencanaan dan preparation equipment.

b) Inherent moisture (uap air terikat)

Kandungan uap air terikat dapat ditentukan dengan memanaskan briket antara temperatur 104 – 110 0_{C selama satu jam.}

2)Zat-zat yang mudah menguap (Volatile matter)

Laju pembakaran briket paling cepat adalah pada komposisi biomassa yang memiliki banyak kandungan volatile matter (zat-zat yang mudah menguap).Semakin banyak kandungan volatile matter suatu briket maka

semakin mudah briket tersebut terbakar, sehingga laju pembakaran semakin cepat.

Zat yang mudah menguap terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar seperti hidrogen, karbon monoksida (CO), dan metana (CH4)tetapi kadang-kadang terdapat juga gas-gas yang tidak terbakar seperti CO dan H2O.Volatile matter merupakan bagian dari briket dimana akan berubah menjadi volatile matter (produk) bila briket tersebut dipanaskan tanpa udara pada suhu lebih kurang 950 0C. Untuk kadarvolatile matter ± 40% pada pembakaran akan diperoleh nyala yang panjang dan akan memberikan asap yang banyak. Sedangkan untuk kadar volatile matter

rendah antara (15-25) % asap yang dihasilkan sedikit sehingga dalam pemakaiannya lebih disenangi.

3)Kadar abu (ash)

Semua briket mempunyai kandungan zat anorganik yang dapat ditentukan jumlahnya sebagai berat yang tinggal apabila briket dibakar secara sempurna.Zat yang tinggal ini disebut abu. Briket dengan kandungan abu yang tinggi sangat tidak menguntungkan karena akan membentuk kerak.

4)Nilai kalori

Nilai kalor dinyatakan sebagai heating value, merupakan suatu parameter yang penting dari suatu thermal coal.Gross calorific value diperoleh dengan membakar suatu sampel briket di dalam bomb calorimeter dengan mengembalikan sistem ke ambient temperatur.Net calorific value

biasanya antara (93-97) % dari gross value dan tergantung dari kandungan inherent moisture serta kandungan hidrogen dalam briket.

5. Kerapatan

Semakin besar kerapatan bahan bakar maka laju pembakaran akan semakin lama. Dengan demikian briket yang mempunyai kerapatan yang besar memiliki laju pembakaran yang lebih lama dan nilai kalornya lebih tinggi dibandingkan dengan briket yang memiliki kerapatan lebih rendah, sehingga makin tinggi kerapatan briket semakin tinggi pula nilai kalornya [16] dan [17].

Kualitas briket yang dihasilkan dapat dibandingkan dengan standar mutu Jepang, Inggris, Amerika dan SNI yang ditunjukkan pada Tabel 2.5 berikut :

Tabel 2.5 Nilai Standar Mutu Briket [18]

No Sifat-sifat briket Jepang Inggris Amerika SNI

1 Kadar air (%) Maks 8 Maks 4 Maks 6 Maks 8

2 Kadar zat volatil (%) 15-30 Maks 16,4 19-28 Maks 15 3 Kadar abu (%) Maks 7 Maks 10 Maks 16 Maks 10 4 Kerapatan (gr/cm3) 1,0-1,2 0,46-0,84 1,0-1,2 0,5-0,6 5 Nilai kalor (kal/gr) 5.000-6.000 Min 5.870 4.000-6.500 Min 5.600 6 Kuat tekan (kg/cm2) Min 60 Min 12,7 Min 62 Min 50

Tujuan dari pembriketan adalah untuk meningkatkan kualitas bahan sebagai bahan bakar, mempermudah penanganan dan transportasi serta mengurangi kehilangan bahan dalam bentuk debu pada proses pengangkutan.

2.6 KARBONISASI

Proses karbonisasi atau pengarangan adalah proses mengubah bahan baku asal menjadi karbon berwarna hitam melalui pembakaran dalam ruang tertutup dengan udara yang terbatas atau seminimal mungkin.Proses pembakaran dikatakan sempurna jika hasil akhir pembakaran berupa abu berwarna keputihan dan seluruh energi di dalam bahan organik dibebaskan ke lingkungan. Namun energi pada bahan akan dibebaskan secara perlahan dalam proses pengarangan. Apabila proses pembakaran dihentikan secara tiba-tiba ketika bahan masih membara, bahan tersebut akan menjadi arang yang berwarna kehitaman. Masih terdapat sisa energi dari bahan yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, seperti memasak, memanggang, dan mengeringkan. Bahan organik yang sudah menjadi arang tersebut akan mengeluarkan sedikit asap dibandingkan dibakar langsung menjadi abu [16].

Proses karbonisasi atau pengarangan bertujuan untuk menaikkan nilai kalor biomassa serta menghasilkan pembakaran yang bersih dengan sedikit asap. Hasil karbonisasi berupa arang yang tersusun atas karbon berwarna hitam [4].

Pelaksanaan karbonisasi meliputi teknik yang paling sederhana hingga yang paling canggih.Metode pengarangan yang dipilih disesuaikan dengan kemampuan dan kondisi keuangan. Berikut ini beberapa metode karbonisasi (pengarangan) yaitu:

a. Pengarangan terbuka

Metode pengarangan terbuka artinya pengarangan tidak di dalam ruangan sebagaimana mestinya.Udara langsung kontak dengan bahan baku sehingga resiko kegagalannya lebih besar. Metode pengarangan ini paling murah dan paling cepat, tetapi bagian yang menjadi abu juga paling banyak, terutama jika tidak ditunggu dan dijaga selama proses pengarangan. Selain itu agar arang yang diperoleh seragam dan merata warnanya maka bahan baku harus selalu dibolak-balik.

b. Pengarangan di dalam drum

Drum bekas aspal atau oli yang masih baik bisa digunakan sebagai tempat proses pengarangan. Bahan baku tidak perlu ditunggu terus-menerus sampai menjadi arang sehingga metode pengarangan di dalam drum cukup praktis. c. Pengarangan di dalam silo

Sistem pengarangan silo dapat diterapkan untuk produksi arang dalam jumlah banyak. Dinding dalam silo terbuat dari batu bata tahan api. Sementara itu, dinding luarnya disemen dan dipasang besi beton sedikitnya 4 buah tiang yang jaraknya disesuaikan dengan keliling silo.Untuk mempermudah pengeluaran arang yang sudah jadi, sebaiknya sisi bawah silo diberi pintu. Penyediaan air yang banyak merupakan hal yang penting dalam metode ini yang berfungsi untuk memadamkan bara.

d. Pengarangan semimodern

Sumber api pada metode pengarangan semimodern berasal dari plat yangdipanasi atau batu bara yang dibakar. Akibatnya udara disekeliling bara ikut menjadi panas dan memuai ke seluruh ruangan pembakaran. Panas yang timbul dihembuskan oleh blower atau kipas angin bertenaga listrik.

e. Pengarangan supercepat

Pengarangan supercepat hanya membutuhkan waktu pengarangan hanya dalam hitungan menit.Metode ini menggunakan penerapan roda berjalan. Bahan

bakudalam metode ini bergerak melewati lorong besi yang sangat panas dengan suhu mendekati 70ºC [16].

2.7 BAHAN PEREKAT

Perekat adalah suatu zat atau bahan yang memiliki kemampuan untuk mengikat dua benda melalui ikatan permukaan. Beberapa istilah lain dari perekat yang memiliki kekhususan meliputi glue, mucilage, paste, dan cement. Glue

merupakan perekat yang terbuat dari protein hewani, seperti kulit, kuku, urat, otot dan tulang yang secara luas digunakan dalam industri pengerjaan kayu. Mucilage

adalah perekat kertas.Paste merupakan perekat tapioka (strach) yang dibuat melalui pemanasan campuran tepung tapioka dan air yang dipertahankan berbentuk pasta. Cement adalah istilah yang digunakan untuk perekat yang bahan dasarnya karet dan mengeras melalui pelepasan pelarut [8].

Untuk merekatkan partikel-partikel zat dalam bahan baku pada proses pembuatan briket maka diperlukan zat pengikat sehingga dihasilkan briket yang mengikat. Bahan perekat dapat dibedakan atas 3 (tiga) jenis, yaitu :

1. Perekat anorganik

Yang termasuk dalam jenis perekat anorganik adalah sodium silikat, magnesium, cement dan sulphite.Kerugian dari penggunaan bahan perekat anorganik adalah sifatnya yang banyak meninggalkan abu sekam pada saat pembakaran.

2. Bahan perekat tumbuh-tumbuhan

Bila dibandingkan dengan bahan perekat hydrocarbon, jumlah bahan perekat yang dibutuhkan untuk jenis perekat tumbuh-tumbuhan ini jauh lebih sedikit.Kerugian yang dapat ditimbulkan adalah arang cetak yang dihasilkan kurang tahan terhadap kelembaban.

3. Hydrocarbon dengan berat molekul besar

Bahan perekat jenis ini sering kali dipergunakan sebagai bahan perekat untuk pembuatan arang cetak ataupun batubara cetak [8].

Dengan adanya penggunaan atau pemakaian bahan perekat maka ikatan antar partikel akan semakin kuat, butir-butir arang akan saling mengikat dan menyebabkan air terikat dalam pori-pori arang, susunan partikel juga akan

semakin baik, teratur dan lebih padat sehingga dalam proses pengempaan keteguhan tekan dari briket akan semakin baik. Faktor ekonomi dan non ekonomi harus diperhatikan dalam penggunaan bahan perekat [8].

Beberapa jenis perekat yang dapat digunakan sebagai campuran briket memilki komposisis seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.6 berikut :

Tabel 2.6 Daftar Analisa Bahan Perekat [8] Jenis Tepung Air

(%) Abu (%) Lemak (%) Protein (%) Serat Kasar (%) Karbon (%) Tepung Jagung Tepung Beras Tepung Terigu Tepung Tapioka Tepung Sagu 10,52 7,58 10,70 9,84 14,10 1,27 0,68 0,86 0,36 0,67 4,89 4,53 2,00 1,50 1,03 8,48 9,89 11,50 2,21 1,12 1,04 0,82 0,64 0,69 0,37 73,80 76,90 74,20 85,20 82,70

Setiap jenis pengikat mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing.Syarat utama dari bahan pengikat adalah harus dapat ikut terbakar dan dapat menambah nilai kalor.Berdasarkan penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan, jenis perekat terbaik yang yang pernah digunakan dalam pembuatan berbagai jenis briket adalah tepung tapioka [14].

Gambar 2.4 Tepung Tapioka

Bahan perekat yang terbuat dari tepung tapioka memiliki beberapa sifat diantaranya :

1. Daya serap terhadap air.

2. Mempunyai kekuatan perekatan yang baik. 3. Mudah didapat dan tidak mengganggu kesehatan.

Dalam penggunaanya perekat tapioka menimbulkan asap yang relatif lebih sedikit dibandingkan bahan perekat lainnya Komposisi kimia tapioka ditunjukan pada Tabel 2.7:

Tabel 2.7 Komposisi KimiaTapioka [19]

Komposisi Jumlah (%)

Air Protein Lemak Abu Serat kasar

8-9 0,3-1,0 0,1-0,4 0,1-0,8 81-89

Tepung tapioka merupakan bahan dengan kekentalan tinggi yang dalam fasa cair baik jika digunakan sebagai bahan perekat dicampur dengan serbuk, sehingga partikel-partikel serbuk akan tarik menarik satu sama lain akibat adanya gaya adesi dan kohesi. Gaya adesi terjadi pada daerah antara muka partikel-partikel sedangkan gaya kohesi hadir diantara partikel-partikel-partikel-partikel. Molekul air (H2O) yang digunakan sebagai pelarut bahan perekat akan membentuk suatu lapis tipis pada permukaan partikel yang akan meningkatkan kontak permukaan partikel-partikel. Penentuan rasio antara bahan perekat dan serbuk penting dilakukan karena akan memberikan pengaruh terhadap briket yang dihasilkan terutama pada jumlah kalor [15].

Briket hasil fabikasi harus dikeringkan untuk mengurangi kandungan bahan pencampur dan bahan mudah menguap. Proses pengeringan dengan menggunakan sinar matahari dapat menghilangkan kandungan bahan pencampur sisa di dalam pori-pori. Adanya pori-pori didalam briket disatu sisi berpengaruh terhadap penurunan kerapatan, namun di sisi lain mampu meningkatkan sifat difusi termal [15].

2.8PENCAMPURAN

Sifat ilmiah bubuk arang cenderung saling memisah.Butir-butir arang dapat disatukan dan dibentuk sesuai dengan kebutuhandengan menggunakan bantuan bahan perekat atau lem. Namun permasalahannya terletak pada jenis bahan perekat yang akan dipilih. Penentuan bahan perekat yang digunakan sangat berpengaruh terhadap kualitas briket ketika dibakar dan dinyalakan.Faktor harga

dan ketersediaannya di pasaran harus dipertimbangkan secara seksama karena setiap bahan perekat memiliki daya lekat yang berbeda-beda karakteristiknya [16]. Sebatas untuk keperluan sendiri, pencampuran adonan arang dan perekat untuk membuat briket cukup dengan kedua tangan disertai alat pengaduk kayu atau logam. Namun, jika jumlah briket diproduksi cukup besar, penggunaan mesin pengaduk adonan sangat dibutuhkan untuk mempermudah pencampuran dan meringankan pekerjaan untuk mengaduk adonan, dan apabila mesin pengaduk adonan tersebut dianggap masih belum memadai, maka bisa menggunakan mesin molen yang kapasitasnya beragam, mulai yang mini hingga yang besar [16].

Kualitas briket yang dihasilkan dapat dibandingkan dengan standar mutu Jepang, Inggris, Amerika dan SNI yang ditunjukkan pada Tabel 2.5 berikut :

Tabel 2.5 Nilai Standar Mutu Briket [18]

No Sifat-sifat briket Jepang Inggris Amerika SNI

1 Kadar air (%) Maks 8 Maks 4 Maks 6 Maks 8

2 Kadar zat volatil (%) 15-30 Maks 16,4 19-28 Maks 15 3 Kadar abu (%) Maks 7 Maks 10 Maks 16 Maks 10 4 Kerapatan (gr/cm3) 1,0-1,2 0,46-0,84 1,0-1,2 0,5-0,6 5 Nilai kalor (kal/gr) 5.000-6.000 Min 5.870 4.000-6.500 Min 5.600 6 Kuat tekan (kg/cm2) Min 60 Min 12,7 Min 62 Min 50

Tujuan dari pembriketan adalah untuk meningkatkan kualitas bahan sebagai bahan bakar, mempermudah penanganan dan transportasi serta mengurangi kehilangan bahan dalam bentuk debu pada proses pengangkutan.

2.6 KARBONISASI

Proses karbonisasi atau pengarangan adalah proses mengubah bahan baku asal menjadi karbon berwarna hitam melalui pembakaran dalam ruang tertutup dengan udara yang terbatas atau seminimal mungkin.Proses pembakaran dikatakan sempurna jika hasil akhir pembakaran berupa abu berwarna keputihan dan seluruh energi di dalam bahan organik dibebaskan ke lingkungan. Namun energi pada bahan akan dibebaskan secara perlahan dalam proses pengarangan. Apabila proses pembakaran dihentikan secara tiba-tiba ketika bahan masih membara, bahan tersebut akan menjadi arang yang berwarna kehitaman. Masih terdapat sisa energi dari bahan yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, seperti memasak, memanggang, dan mengeringkan. Bahan organik yang sudah menjadi arang tersebut akan mengeluarkan sedikit asap dibandingkan dibakar langsung menjadi abu [16].

Proses karbonisasi atau pengarangan bertujuan untuk menaikkan nilai kalor biomassa serta menghasilkan pembakaran yang bersih dengan sedikit asap. Hasil karbonisasi berupa arang yang tersusun atas karbon berwarna hitam [4].

Pelaksanaan karbonisasi meliputi teknik yang paling sederhana hingga yang paling canggih.Metode pengarangan yang dipilih disesuaikan dengan kemampuan dan kondisi keuangan. Berikut ini beberapa metode karbonisasi (pengarangan) yaitu:

a. Pengarangan terbuka

Metode pengarangan terbuka artinya pengarangan tidak di dalam ruangan sebagaimana mestinya.Udara langsung kontak dengan bahan baku sehingga resiko kegagalannya lebih besar. Metode pengarangan ini paling murah dan paling cepat, tetapi bagian yang menjadi abu juga paling banyak, terutama jika tidak ditunggu dan dijaga selama proses pengarangan. Selain itu agar arang yang diperoleh seragam dan merata warnanya maka bahan baku harus selalu dibolak-balik.

b. Pengarangan di dalam drum

Drum bekas aspal atau oli yang masih baik bisa digunakan sebagai tempat proses pengarangan. Bahan baku tidak perlu ditunggu terus-menerus sampai menjadi arang sehingga metode pengarangan di dalam drum cukup praktis. c. Pengarangan di dalam silo

Sistem pengarangan silo dapat diterapkan untuk produksi arang dalam jumlah banyak. Dinding dalam silo terbuat dari batu bata tahan api. Sementara itu, dinding luarnya disemen dan dipasang besi beton sedikitnya 4 buah tiang yang jaraknya disesuaikan dengan keliling silo.Untuk mempermudah pengeluaran arang yang sudah jadi, sebaiknya sisi bawah silo diberi pintu. Penyediaan air yang banyak merupakan hal yang penting dalam metode ini yang berfungsi untuk memadamkan bara.

d. Pengarangan semimodern

Sumber api pada metode pengarangan semimodern berasal dari plat yangdipanasi atau batu bara yang dibakar. Akibatnya udara disekeliling bara ikut menjadi panas dan memuai ke seluruh ruangan pembakaran. Panas yang timbul dihembuskan oleh blower atau kipas angin bertenaga listrik.

e. Pengarangan supercepat

Pengarangan supercepat hanya membutuhkan waktu pengarangan hanya dalam hitungan menit.Metode ini menggunakan penerapan roda berjalan. Bahan

bakudalam metode ini bergerak melewati lorong besi yang sangat panas dengan suhu mendekati 70ºC [16].

2.7 BAHAN PEREKAT

Perekat adalah suatu zat atau bahan yang memiliki kemampuan untuk mengikat dua benda melalui ikatan permukaan. Beberapa istilah lain dari perekat yang memiliki kekhususan meliputi glue, mucilage, paste, dan cement. Glue

merupakan perekat yang terbuat dari protein hewani, seperti kulit, kuku, urat, otot dan tulang yang secara luas digunakan dalam industri pengerjaan kayu. Mucilage

adalah perekat kertas.Paste merupakan perekat tapioka (strach) yang dibuat melalui pemanasan campuran tepung tapioka dan air yang dipertahankan berbentuk pasta. Cement adalah istilah yang digunakan untuk perekat yang bahan dasarnya karet dan mengeras melalui pelepasan pelarut [8].

Untuk merekatkan partikel-partikel zat dalam bahan baku pada proses pembuatan briket maka diperlukan zat pengikat sehingga dihasilkan briket yang mengikat. Bahan perekat dapat dibedakan atas 3 (tiga) jenis, yaitu :

1. Perekat anorganik

Yang termasuk dalam jenis perekat anorganik adalah sodium silikat, magnesium, cement dan sulphite.Kerugian dari penggunaan bahan perekat anorganik adalah sifatnya yang banyak meninggalkan abu sekam pada saat pembakaran.

2. Bahan perekat tumbuh-tumbuhan

Bila dibandingkan dengan bahan perekat hydrocarbon, jumlah bahan perekat yang dibutuhkan untuk jenis perekat tumbuh-tumbuhan ini jauh lebih sedikit.Kerugian yang dapat ditimbulkan adalah arang cetak yang dihasilkan kurang tahan terhadap kelembaban.

3. Hydrocarbon dengan berat molekul besar

Bahan perekat jenis ini sering kali dipergunakan sebagai bahan perekat untuk pembuatan arang cetak ataupun batubara cetak [8].

Dengan adanya penggunaan atau pemakaian bahan perekat maka ikatan antar partikel akan semakin kuat, butir-butir arang akan saling mengikat dan menyebabkan air terikat dalam pori-pori arang, susunan partikel juga akan

semakin baik, teratur dan lebih padat sehingga dalam proses pengempaan keteguhan tekan dari briket akan semakin baik. Faktor ekonomi dan non ekonomi harus diperhatikan dalam penggunaan bahan perekat [8].

Beberapa jenis perekat yang dapat digunakan sebagai campuran briket memilki komposisis seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.6 berikut :

Tabel 2.6 Daftar Analisa Bahan Perekat [8] Jenis Tepung Air

(%) Abu (%) Lemak (%) Protein (%) Serat Kasar (%) Karbon (%) Tepung Jagung Tepung Beras Tepung Terigu Tepung Tapioka Tepung Sagu 10,52 7,58 10,70 9,84 14,10 1,27 0,68 0,86 0,36 0,67 4,89 4,53 2,00 1,50 1,03 8,48 9,89 11,50 2,21 1,12 1,04 0,82 0,64 0,69 0,37 73,80 76,90 74,20 85,20 82,70 Setiap jenis pengikat mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing.Syarat utama dari bahan pengikat adalah harus dapat ikut terbakar dan dapat menambah nilai kalor.Berdasarkan penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan, jenis perekat terbaik yang yang pernah digunakan dalam pembuatan berbagai jenis briket adalah tepung tapioka [14].

Gambar 2.4 Tepung Tapioka

Bahan perekat yang terbuat dari tepung tapioka memiliki beberapa sifat diantaranya :

1. Daya serap terhadap air.

2. Mempunyai kekuatan perekatan yang baik. 3. Mudah didapat dan tidak mengganggu kesehatan.

Dalam penggunaanya perekat tapioka menimbulkan asap yang relatif lebih sedikit dibandingkan bahan perekat lainnya Komposisi kimia tapioka ditunjukan pada Tabel 2.7:

Tabel 2.7 Komposisi KimiaTapioka [19]

Komposisi Jumlah (%)

Air Protein Lemak Abu Serat kasar

8-9 0,3-1,0 0,1-0,4 0,1-0,8 81-89

Tepung tapioka merupakan bahan dengan kekentalan tinggi yang dalam fasa cair baik jika digunakan sebagai bahan perekat dicampur dengan serbuk, sehingga partikel-partikel serbuk akan tarik menarik satu sama lain akibat adanya gaya adesi dan kohesi. Gaya adesi terjadi pada daerah antara muka partikel-partikel sedangkan gaya kohesi hadir diantara partikel-partikel-partikel-partikel. Molekul air (H2O) yang digunakan sebagai pelarut bahan perekat akan membentuk suatu lapis

tipis pada permukaan partikel yang akan meningkatkan kontak permukaan partikel-partikel. Penentuan rasio antara bahan perekat dan serbuk penting dilakukan karena akan memberikan pengaruh terhadap briket yang dihasilkan terutama pada jumlah kalor [15].

Briket hasil fabikasi harus dikeringkan untuk mengurangi kandungan bahan pencampur dan bahan mudah menguap. Proses pengeringan dengan menggunakan sinar matahari dapat menghilangkan kandungan bahan pencampur sisa di dalam pori-pori. Adanya pori-pori didalam briket disatu sisi berpengaruh terhadap penurunan kerapatan, namun di sisi lain mampu meningkatkan sifat difusi termal [15].

2.8PENCAMPURAN

Sifat ilmiah bubuk arang cenderung saling memisah.Butir-butir arang dapat disatukan dan dibentuk sesuai dengan kebutuhandengan menggunakan bantuan bahan perekat atau lem. Namun permasalahannya terletak pada jenis bahan perekat yang akan dipilih. Penentuan bahan perekat yang digunakan sangat berpengaruh terhadap kualitas briket ketika dibakar dan dinyalakan.Faktor harga

dan ketersediaannya di pasaran harus dipertimbangkan secara seksama karena setiap bahan perekat memiliki daya lekat yang berbeda-beda karakteristiknya [16]. Sebatas untuk keperluan sendiri, pencampuran adonan arang dan perekat untuk membuat briket cukup dengan kedua tangan disertai alat pengaduk kayu atau logam. Namun, jika jumlah briket diproduksi cukup besar, penggunaan mesin pengaduk adonan sangat dibutuhkan untuk mempermudah pencampuran dan meringankan pekerjaan untuk mengaduk adonan, dan apabila mesin pengaduk adonan tersebut dianggap masih belum memadai, maka bisa menggunakan mesin molen yang kapasitasnya beragam, mulai yang mini hingga yang besar [16].