PEMBUATAN BRIKET ENERGI TINGGI DARI CANGKANG KAKAO YANG DIAKTIVASI DENGAN MIKROWAVE
JURNAL APLIKASI FISIKA
VOLUME 13 NOMOR 1
PEBRUARI
2017
PEMBUATAN BRIKET ENERGI TINGGI DARI CANGKANG
KAKAO YANG DIAKTIVASI DENGAN MIKROWAVE
I Nyoman Sudiana1, Lina Lestari1, Muhammad Zamrun F. 1, Yuni Ariyani
Koedoes2, Gusti Eric Sandra1, Yustin Biringgalo1, La Arfad1, Purwo Aditya
Setyo1 , Endang Safitri1
1
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Halu Oleo, Kendari
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo, Kendari
Email :sudiana75@yahoo.com
21
Abstrak
Charcoal briquettes from cocoa shell have been producting. Composition of glue and cacao
shell as well as their microstructure (pores and grains) are optimized in order to obtain
briquettes with high calor energy. The optimation of microstructure is performed by
microwave activation. High glue content affect to the briquette’s moisture. The
composition of glue material and cocoa shell charcoal which give highest calor energy
found in this research is 5:95 %. From microstructure evaluation we found that at the pores
diameter of 552 micrometer in average and grain size of 152 micrometer, the average
energy of activated charcoal cocoa shell is 10,321 kkal/kg.
Keywords: Cocoa shell, briquettes, calor energy, charcoal, microstructure, microwave
I.
rumah tangga dan warung sebagai pengganti
energi dari minyak tanah. Nilai energi briket
limbah cangkang kakao diharapkan lebih
unggul dibandingkan briket batubara yang
mengandung energi 5.500 kkal/kg, minyak
tanah 8,900 kkal/kg, dan elpiji 11,900 kkal/kg
[7-9].
Dilihat dari perbandingan harga saat ini di
Sulawesi Tenggara, biaya konsumsi elpiji
sekitar Rp. 11.000/kg, minyak tanah Rp.
8000/l, dan briket batubara Rp. 5.000/kg,
sedangkan
briket
arang
hanya
Rp.
50.000/karung yang beratnya sekitar 20 kg
satu karungnya atau rata-rata Rp. 2.500/kg.
Dengan demikian, penggunaan briket limbah
cangkang kakao sangat prosfektif sebagai
sumber energi pengganti minyak tanah karena
memberi nilai ekonomis dan membantu
menekan terjadinya perusakan hutan.
Briket merupakan bahan bakar padat
yang menjadi bahan bakar alternatif kayu
bakar atau bahan bakar minyak lainnya.
Definisi briket itu sendiri adalah suatu bahan
PENDAHULUAN
Sebagai salah satu penghasil kakao terbesar
di Indonesia Timur, cangkang kakao di
Sulawesi Tenggara sangat banyak dan belum
dimanfaatkan hanya menjadi sampah [1-4].
Kadang dimanfaatkan jadi pakan ternak
dicampur dengan rumput atau dedak. Salah
satu pemanfaatan cangkang kakao yaitu
dengan dijadikan bahan bakar briket. Proses
pembriketan
sendiri
bertujuan
untuk
meningkatkan densitas dari cangkang kakao
sehingga kandungan energi untuk satu satuan
volume yang sama menjadi meningkat. Potensi
biomassa limbah hasil pertanian sudah banyak
diteliti baik untuk bahan bakar [5-9] maupun
untuk keramik [10-13]. Biasanya limbah hasil
pertanian ini
dibakar di ladang-ladang
pertanian dan ditimbun dalam tanah. Melihat
potensi yang besar dan kandungan energi pada
cangkang kakao sangat memungkinkan untuk
memasyarakatkan enggunaan ini sebagai
bahan baku untuk briket arang untuk keperluan
27
JAF, Vol. 13 No. 1 (2017), 27-32
pengeringan cepat [23-24] serta proses
treatment dalam reaksi kimia untuk
mempercepat reaksi [25-27].
Diharapkan
dengan
aktivasi
dengan
microwave
mikrostruktur dari briket lebih mudah
dikontrol sehingga dapat diperoleh briket
dengan energy yang lebih tinggi disbanding
dengan cara konvensional tanpa menggunakan
microwave.
yang berupa serbuk atau potongan-potongan
kayu kecil yang dipadatkan dengan
menggunakan mesin press denagan dicampur
bahan perekat sehingga menjadi bentuk yang
solid. Briket biomasa adalah energi alternative
yang ramah lingkungan. Bahan baku dari
serbuk briket ini menggunakan limbah–limbah
sisa produksi, baik itu rumah tangga,
perkebunan maupun sampah dari proses alam,
seperti daun – daun yang gugur.
Syarat briket yang baik sebagai bahan
bakar diantaranya :
1. Mudah dinyalakan
2. Tidak mengeluarkan asap
3. Emisi gas hasil pembakaran tidak
mengandung racun
4. Kedap air dan hasil pembakaran tidak
berjamur bila disimpan pada waktu lama
5. Menunjukkan upaya laju pembakaran
(waktu, laju pembakaran, dan suhu
pembakaran) yang baik.
Nilai kalor menjadi parameter mutu
paling penting bagi briket arang sebagai
bahan bakar sehingga nilai kalor sangat
menentukan kualitas briket arang. Semakin
tinggi nilai kalor bakar briket arang, semakin
tinggi pula kualitas briket yang dihasilkan.
Nilai kalor ditentukan oleh perbandingan
perekat. Karna semakin banyak perekat yang
digunakan dalam briket semakin banyak abu
yang di hasilkan, nilai kalor sangat
dipengaruhi oleh kadar abu briket arang.
Semakin rendah kadar abu briket arang maka
akan meningkatkan nilai kalor bakar briket
arang yang dihasilkan. Nilai kalor
dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu
briket arang, semakin tinggi kadar abu dan
kadar air briket arang maka akan
menurunkan nilai kalor bahan briket arang
yang dihasilkan.
Dalam penelitian ini di buat briket dari
cangkang kakao dengan optimasi parameter
pembuatannya agar kandungan energinya
optimal. Untuk mendapatkan briket dengan
energi tinggi, mikrostruktur dikontrol dengan
aktivasi
menggunakan
microwave.
Penggunaan microwave telah dilakukan dalam
grup penelitian kami terutama untuk
mengontrol mikrostruktur keramik [14-22] dan
II. METODE PENELITIAN
Penelitian akan ini dilakukan di
Laboratorium Fisika dan Kimia Fakultas
MIPA, Universitas Halu Oleo kemudian
diaplikasikan dalam program pengabdian
masyarakat di Kolaka Timur, Sulawesi
Tenggara. Pengolahan cangkang kakao
menjadi briket dilakukan melalui beberapa
tahapan, yaitu karbonisasi, penghalusan dan
pengayakan,
pencampuran
perekat,
pencetakan,
pengompaksian,
hingga
pengeringan briket. Karbonisasi merupakan
proses untuk mengkonversi bahan baku
menjadi arang melalui proses pemanasan.
Proses karbonisasi cangkang kakao dilakukan
dengan membakar cangkang kakao dengan
suplai oksigen terbatas.
Variable yang ingin diteliti yaitu
perbandingan komposisi campuran biomassa
dan perekat terdiri dari 3 perbandingan yaitu
A1 = 5: 95 %; A2 = 10:90%; A3 = 15:85%,
sedangkan untuk ukuran butiran awal di
variasikan dengan ulangan 2 kali sehingga
diperoleh energi kalor briket rata-rata yang
optimal. Setelah itu diaktivasi dengan
microwave untuk mengontrol mikrostruktur
akhirnya.
Limbah cangkang kakao diperoleh dari
Ladongi Kabupaten Kolaka Timur. Sebelum
dikarbonasi, cangkang kakao dikeringkan
menggunakan oven dengan suhu pemanasan
110 oC selama 2,5 jam. Karbonasi cangkang
kakao menggunakan pemanas listrik dengan
pencapaian temperatur pemanasan 450oC
selama kurang lebih satu jam. Karbonisasi
bertujuan untuk meningkatkan kadar karbon
dan membebaskan zat-zat yang mudah
menguap (volatile matter) serta mengurangi
kandungan air.
28
Pembuatan briket energi………………………………………….…(I Nyoman Sudiana, dkk)
Differential Scanning Calorimeter (DSC –60)
dari Shimadzu Scientific Instruments.
Kemudian arang dihancurkan menjadi
serbuk dan diayak. Arang kemudian diayak
menggunakan ayakan 70 mesh. Serbuk yang
telah diayak sesuai dengan ukuran yang
ditentukan dicampurkan dengan tepung
tapioka sebagai perekat dan diratakan dengan
menggunakan mixer. Penggunaan perekat
dimaksudkan untuk merekatkan dua buah
benda berdasarkan ikatan permukaan sehingga
dalam proses pembriketan, butiran arang
cangkang kakao dapat merekat dengan baik.
Tahapan selanjutnya adalah arang cangkang
kakao yang telah dicampur dengan perekat
dikompaksi pada tekanan 100 kg/cm2 untuk
memperoleh briket cangkang kakao yang
kompak, berbentuk padatan dan memiliki
kerapatan butiran yang tinggi. Selanjutnya,
briket
dikeringkan
untuk
mengurangi
kelembaban briket akibat penambahan perekat.
Aktivasi dengan mikrowave dilakukan dengan
memanaskan briket dalam microwave oven.
Pengukuran nilai kalor pembakaran dilakukan
pada akhir penelitian guna melihat nilai kalor
yang terbaik dari berbagai variasi yang
dilakukan.
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hal-hal yang berpengaruh pada
kandungan kalor briket diantaranya fixed
karbon, kadar abu dan nilai volatile matter,
serta mikrostruktur dari briket [28-30].
Parameter-parameter ini dipengaruhi oleh
komposisi perekat dan cangkang kakao dan
juga treatment dengan microwave. Tabel 1.
menampilkan parameter awal sebelum
diaktivasi dengan microwave untuk masingmasing komposisi perekat dan Tabel 2.
menyajikan pengaruh temperature aktivasi
terhadap parameter-parameter tersebut untuk
komposisi perekat dan cangkang kakao 5:95
%. Pengaruh temperature aktivasi dan
penambahan perekat tidak berpengaruh
langsung terhadap peningkatan fixed karbon,
akan tetapi lebih disebabkan oleh perubahan
kadar air, kadar abu, dan kandungan volatile
matter briket.
Tabel 1. Parameter briket sebelum diaktivasi dengan mikrowave
Dari Tabel 1. menunjukkan nilai kalor
tertinggi pada briket cangkang kakao sebelum
diaktivasi dengan microwave adalah pada
komposisi perekat 5 % dengan nilai kalor
7,678 kkal/gram sedangkan nilai kalor yang
terendah dari briket pada perbandingan 20 : 80
dengan nilai kalor 6,021 kkal/gram.
Nilai kalori yang tinggi pada komposisi
tersebut dipengaruhi oleh rendahnya kadar air,
kadar abu dan nilai volatile matter briket. Hal
ini menunjukkan semakin sedikit perekat
makin baik kualitas briket.
Gambar 1. Pengukuran kandungan kalor dari
briket
Abu hasil pembakaran briket tersebut
digunakan untuk analisa kalor menggunakan
29
JAF, Vol. 13 No. 1 (2017), 27-32
Tabel 2. Parameter briket (komposisi 5:95) setelah diaktivasi dengan microwave
dengan variasi temperatur
Aktivasi dengan microwave meningkatkan
nilai kalor seperti ditampilkan pada Tabel 2.
Hal ini disebbbkan dengan pemanasan cepat
dengan microwave selain menghilangkan
kadar air yang tersisa juga mereduksi kadar
abu dan zat terbang (volatile matter) nya.
Selain
itu
mikrostruktur
juga
mempengaruhi kandungan kalorinya. Tabel 3
menunjukkan perubahan mikrostruktur yakni
pori dan ukuran butiran terhadap suhu aktivasi.
Ukuran butiran briket yang kecil dan pori-pori
briket yang besar menyebabkan kandungan air
yang terdapat di dalamnya mudah menguap
selama proses pengeringan, akibatnya kadar air
di dalam briket semakin rendah dan kandungan
kalor makin tinggi karna kadar air yang tinggi
akan mengurangi nilai kalor karena panas
briket terlebih dahulu digunakan untuk
menguapkan
air
yang
ada
sebelum
memancarkan radiasi yang dipergunakan
sebagai panas pembakaran . Parameter lain
yang mesti diselidiki adalah pengaruh
keseragaman
ukuran
butiran
terhadap
kandungan kalor dari briket. Secara umum bila
ukuran butiran homogen maka akan
menghasilkan briket arang dengan kerapatan
dengan kekuatan yang semakin tinggi pula
[29].
IV.
KESIMPULAN
Kulit kakao sangat baik untuk briket.
Campuran perekat sangat berpengaruh
terhadap kandungan kalor briket yakni
semakin sedikit persentase perekat semakin
tinggi kalor yang dimiliki oleh briket.. hal ini
disebebkan komposisi bahan perekat yang
tinggi sangat berpengaruh terhadap kadar air
dan kadar abu dari briket. Dengan
perbandingan komposisi bahan diperoleh
perbandingan yang baik pada komposisi
perekat dan arang kulit kakao (5:95) dengan
kandungan energi 7,678 kkal/kg.. Pengaruh
suhu aktivasi dengan microwave juga
mempengaruhi kandungan kalor dari briket.
Hal ini disebabkan aktivasi mempengaruhi
ukuran pori dan butiran dari briket selain kadar
air dan kerapatan briket. Pada suhu 700oC
diperoleh energi rata-rata tertinggi yakni
10,321 kkal/kg.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kami haturkan kepada DRPM
KEMENRISTEK-DIKTI
yang
telah
memberikan dana berupa hibah pengabdian
IbM.
Tabel 3. Analisis mikrostruktur dari briket
Suhu
Kerapatan Ukuran
Ukuran
3
Aktivasi
(g/cm )
Pori
Butiran
(µm)
(µm)
400
0,67
305
172
500
0,68
402
164
600
0,69
506
162
700
0.68
552
152
DAFTAR PUSTAKA
[1] Dinas Perkebunan dan Hortikultura,
Sultra 2013.. Statistik Perkebunan
Sulawesi Tenggara Tahun 2012.
[2] Dinas Kehutanan Prov. Sultra, 2012. Data
Hutan Sulawesi Tenggara.
[3] Direktorat Jenderal Perkebunan (DJP)
2013, Produksi Kakao Menurut Provinsi
di Indonesia, 2008 -2012
30
Pembuatan briket energi………………………………………….…(I Nyoman Sudiana, dkk)
[4] Departemen Energi dan Sumber Daya
Mineral (DESDM), 2003, Kebijakan
Pengembangan Energi Terbarukan dan
Konservasi Energi (Energi Hijau).
[5] Aripin, I. N. Sudiana, L. Lestari, 2009.
Pembuatan Briket Arang dari Ampas
Sagu bagi Kelompok Usaha Kecil dan
Menengah di Kota Kendari. Laporan
Pengabdian.
[6] Lestari, L., E. S. Hasan, 2013. Pembuatan
Briket Arang Limbah Tongkol Jagung
sebagai Bahan Bakar Alternatif di
Kecamatan
Pondidaha,
Kabupaten
Konawe, Sulawesi Tenggara, Laporan
Pengabdian, UHO 2013.
[7] Lestari, L. Aripin, I. N. Sudiana. IbM
Kelompok Pengrajin Briket Arang Hemat
Energi di Kecamatan Pondidaha, Kab.
Konawe, Sulawesi Tenggara. Laporan
Akhir Iptek Bagi Masyarakat (IbM),
Universitas Haluoleo 2010.
[8] Syamsiro, M., 2014, Pemanfaatan
Limbah Biomassa Cangkang Kakao
Sebagai Sumber Energi Terbarukan,
Universitas Janabadra, Yogyakarta
[9] I.N. Sudiana, Lina Lestari., IbM Mitra
Usaha bersama dengan Kelompok Tani
Kakao di Kecamatan Ladongi Kabupaten
Kolaka Timur , Laporan Pengabdian Pada
Masyarakat, DRPM Ristek DIKTI,
Pemberdayaan
Masyarakat
Dalam
Pengelolaan
Lingkungan
Melalui
Pengolahan Limbah Sagu Di Kelurahan
Pondidaha,
Kecamatan
Pondidaha,
Kabupaten Konawe, Sulawesi Tenggara ,
Laporan Pengabdian Pada Masyarakat,
DRPM Ristek DIKTI, 2016
[14] Sudiana,
I.N, S. Mitsudo, T.
Nishiwaki, P. E. Susilowati, L.
Lestari, M. Z. Firihu, H. Aripin,
Effect of Microwave Radiation on the
Properties
of
Sintered
Oxide
Ceramics, Contemporary Engineering
Sciences, Vol. 8 No. 34, 2015, pp.
1607-1615.
[15] S. Mitsudo, K. Sako, S. Tani, I.N.
Sudiana,
High
Power
Pulsed
Submillimeter Wave Sintering of
Zirconia Ceramics, The 36th Int.
Conference on Infrared, Millimeter
and THz Waves (IRMMW-THz
2011), Hyatt Regency Houston,
Houston, Texas, USA, October 2-7,
2011.
[16] I.N. Sudiana, Use of Microwave
Energy for Material Processing in A
Simple Laboratory, Jurnal Aplikasi
Fisika, Vol. 10 No. 2, Oktober 2014,
Hal. 77-81.
[17] I.N. Sudiana, Ryo Ito, S. Inagaki, K.
Kuwayama, K. Sako, S. Mitsudo,
Densification of Alumina Ceramics
Sintered by Using Sub-millimeter
Wave Gyrotron, J.
Infrared,
Millimeter, and Terahertz Waves. 34
(2013), 627-638
[18] I N Sudiana, M. Z. Firihu, Effect of
initial green samples on mechanical
properties of alumina ceramic ,
Contemporary Engineering Sciences,
Vol. 9, 2016, no. 12, 595-602
[19] S. Mitsudo, S. Inagaki, I.N. Sudiana,
K. Kuwayama, Grain Growth in
Millimeter Wave Sintered Alumina
Ceramics , Advanced Materials
Research, Vol.789 (2013), pp. 279282.
2015
[10] H. Aripin, I. N Sudiana, B. Sunendar.
Preliminary study on silica xerogel
extracted from sago waste ash, Jurnal
Sains Materi Indonesia., 6, 24–30
(2010).
[11] H. Aripin, S. Mitsudo, I. N. Sudiana,
N. Jumsiah, I. Rahmatia, B. Sunendar,
L.Nurdiwijayanto,
S.
Mitsudo,
S.Sabchevski, Preparation of Porous
Ceramic with Controllable Additive
and Firing Temperature, Advanced
Materials Research, Vol. 277 (2011)
pp. 151-158
[12] M. Zamrun F dan I N. Sudiana,
Kristalisasi Silika Xerogel dari Sekam
Padi, Jurnal Aplikasi Fisika, Vol. 12
No. 1, Pebruari 2016, Hal. 30-34.
[13] I.N.
Sudiana,
Lina
Lestari.,
31
JAF, Vol. 13 No. 1 (2017), 27-32
dari Ampas Kayu dengan Microwave,
[20] , T. Saito, S. Sabchevski, Structure
Formation of a Double Sintered
Nanocrystalline
Silica
Xerogel
Converted From Sago Waste Ash,
Transactions of the Indian Ceramic
Society, 74 (1), 2015, pp.11-15. DOI:
10.1080/0371750X.2014. 980850
[21] S. Mitsudo, R.Ito, I.N. Sudiana,
K.Sako, and K. Kuwayama, Grain
Growth in Submillimeter Waves
Sintered Alumina, IRMMW-THz
2012, September , Wollongong,
Australia.
[22] I.N. Sudiana, S. Mitsudo, T.
Nishiwaki, P. E. Susilowati, L. Lestari,
Microwave Processing of Silica from
Rice Husk, Jurnal Aplikasi Fisika, Vol.
11 No. 1, Februari 2015, Hal. 51-56.
[23] M. Z. Firihu, I.N. Sudiana, 2.45 GHz
microwave drying of cocoa bean ,
ARPN Journal of Engineering and
Applied Sciences Vol. 12 No. 19
[24] M. Z. Firihu, I.N. Sudiana, 2.45 GHz
microwave drying of cocoa bean ,
ARPN Journal of Engineering and
Applied Sciences Vol. 12 No. 19
Vol. 12 No. 2, Agustus 2016, Hal. 4954.
[26] I. N. Sudiana dan Muhammad Zamrun
F, Percepatan Reaksi Kimia dengan
Pemanasan Mikrowave, Vol. 11 No. 2,
Agustus 2015, Hal. 38-43.
[27] M. Zamrun F dan I. N. Sudiana,
Ponderomotive Force Generated by
Microwave During Sintering, Vol. 11,
No. 2, Agustus 2015, Hal. 44-48.
[28] Erikson, Sinurat, 2011, Studi Pemanfaatan
Briket Kulit Jamu Mente dan Tongkol
Jagung Sebagai Bahan Bakar Alternatif.
Skripsi, Fakultas Teknik Universitas
Hasanudin, Makasar.
[29] Rustini, 2004. Pembutan Briket Arang Dari
Serbuk Gergaji Kayu Pinus Dengan
Penambahan Tempurung Kelapa, Skripsi,
Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
[30] Sembiring, M.T dan Sinaga, T.S, 2003,
Arang Aktif, Pengenalan dan Proses
Pembuatannya, J. USU Digital Library.
[25] I.N. Sudiana, D. K. Sutiari, P. Endang S.,
Karakteristik awal Pembuatan Glukosa
32
VOLUME 13 NOMOR 1
PEBRUARI
2017
PEMBUATAN BRIKET ENERGI TINGGI DARI CANGKANG
KAKAO YANG DIAKTIVASI DENGAN MIKROWAVE
I Nyoman Sudiana1, Lina Lestari1, Muhammad Zamrun F. 1, Yuni Ariyani
Koedoes2, Gusti Eric Sandra1, Yustin Biringgalo1, La Arfad1, Purwo Aditya
Setyo1 , Endang Safitri1
1
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Halu Oleo, Kendari
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo, Kendari
Email :sudiana75@yahoo.com
21
Abstrak
Charcoal briquettes from cocoa shell have been producting. Composition of glue and cacao
shell as well as their microstructure (pores and grains) are optimized in order to obtain
briquettes with high calor energy. The optimation of microstructure is performed by
microwave activation. High glue content affect to the briquette’s moisture. The
composition of glue material and cocoa shell charcoal which give highest calor energy
found in this research is 5:95 %. From microstructure evaluation we found that at the pores
diameter of 552 micrometer in average and grain size of 152 micrometer, the average
energy of activated charcoal cocoa shell is 10,321 kkal/kg.
Keywords: Cocoa shell, briquettes, calor energy, charcoal, microstructure, microwave
I.
rumah tangga dan warung sebagai pengganti
energi dari minyak tanah. Nilai energi briket
limbah cangkang kakao diharapkan lebih
unggul dibandingkan briket batubara yang
mengandung energi 5.500 kkal/kg, minyak
tanah 8,900 kkal/kg, dan elpiji 11,900 kkal/kg
[7-9].
Dilihat dari perbandingan harga saat ini di
Sulawesi Tenggara, biaya konsumsi elpiji
sekitar Rp. 11.000/kg, minyak tanah Rp.
8000/l, dan briket batubara Rp. 5.000/kg,
sedangkan
briket
arang
hanya
Rp.
50.000/karung yang beratnya sekitar 20 kg
satu karungnya atau rata-rata Rp. 2.500/kg.
Dengan demikian, penggunaan briket limbah
cangkang kakao sangat prosfektif sebagai
sumber energi pengganti minyak tanah karena
memberi nilai ekonomis dan membantu
menekan terjadinya perusakan hutan.
Briket merupakan bahan bakar padat
yang menjadi bahan bakar alternatif kayu
bakar atau bahan bakar minyak lainnya.
Definisi briket itu sendiri adalah suatu bahan
PENDAHULUAN
Sebagai salah satu penghasil kakao terbesar
di Indonesia Timur, cangkang kakao di
Sulawesi Tenggara sangat banyak dan belum
dimanfaatkan hanya menjadi sampah [1-4].
Kadang dimanfaatkan jadi pakan ternak
dicampur dengan rumput atau dedak. Salah
satu pemanfaatan cangkang kakao yaitu
dengan dijadikan bahan bakar briket. Proses
pembriketan
sendiri
bertujuan
untuk
meningkatkan densitas dari cangkang kakao
sehingga kandungan energi untuk satu satuan
volume yang sama menjadi meningkat. Potensi
biomassa limbah hasil pertanian sudah banyak
diteliti baik untuk bahan bakar [5-9] maupun
untuk keramik [10-13]. Biasanya limbah hasil
pertanian ini
dibakar di ladang-ladang
pertanian dan ditimbun dalam tanah. Melihat
potensi yang besar dan kandungan energi pada
cangkang kakao sangat memungkinkan untuk
memasyarakatkan enggunaan ini sebagai
bahan baku untuk briket arang untuk keperluan
27
JAF, Vol. 13 No. 1 (2017), 27-32
pengeringan cepat [23-24] serta proses
treatment dalam reaksi kimia untuk
mempercepat reaksi [25-27].
Diharapkan
dengan
aktivasi
dengan
microwave
mikrostruktur dari briket lebih mudah
dikontrol sehingga dapat diperoleh briket
dengan energy yang lebih tinggi disbanding
dengan cara konvensional tanpa menggunakan
microwave.
yang berupa serbuk atau potongan-potongan
kayu kecil yang dipadatkan dengan
menggunakan mesin press denagan dicampur
bahan perekat sehingga menjadi bentuk yang
solid. Briket biomasa adalah energi alternative
yang ramah lingkungan. Bahan baku dari
serbuk briket ini menggunakan limbah–limbah
sisa produksi, baik itu rumah tangga,
perkebunan maupun sampah dari proses alam,
seperti daun – daun yang gugur.
Syarat briket yang baik sebagai bahan
bakar diantaranya :
1. Mudah dinyalakan
2. Tidak mengeluarkan asap
3. Emisi gas hasil pembakaran tidak
mengandung racun
4. Kedap air dan hasil pembakaran tidak
berjamur bila disimpan pada waktu lama
5. Menunjukkan upaya laju pembakaran
(waktu, laju pembakaran, dan suhu
pembakaran) yang baik.
Nilai kalor menjadi parameter mutu
paling penting bagi briket arang sebagai
bahan bakar sehingga nilai kalor sangat
menentukan kualitas briket arang. Semakin
tinggi nilai kalor bakar briket arang, semakin
tinggi pula kualitas briket yang dihasilkan.
Nilai kalor ditentukan oleh perbandingan
perekat. Karna semakin banyak perekat yang
digunakan dalam briket semakin banyak abu
yang di hasilkan, nilai kalor sangat
dipengaruhi oleh kadar abu briket arang.
Semakin rendah kadar abu briket arang maka
akan meningkatkan nilai kalor bakar briket
arang yang dihasilkan. Nilai kalor
dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu
briket arang, semakin tinggi kadar abu dan
kadar air briket arang maka akan
menurunkan nilai kalor bahan briket arang
yang dihasilkan.
Dalam penelitian ini di buat briket dari
cangkang kakao dengan optimasi parameter
pembuatannya agar kandungan energinya
optimal. Untuk mendapatkan briket dengan
energi tinggi, mikrostruktur dikontrol dengan
aktivasi
menggunakan
microwave.
Penggunaan microwave telah dilakukan dalam
grup penelitian kami terutama untuk
mengontrol mikrostruktur keramik [14-22] dan
II. METODE PENELITIAN
Penelitian akan ini dilakukan di
Laboratorium Fisika dan Kimia Fakultas
MIPA, Universitas Halu Oleo kemudian
diaplikasikan dalam program pengabdian
masyarakat di Kolaka Timur, Sulawesi
Tenggara. Pengolahan cangkang kakao
menjadi briket dilakukan melalui beberapa
tahapan, yaitu karbonisasi, penghalusan dan
pengayakan,
pencampuran
perekat,
pencetakan,
pengompaksian,
hingga
pengeringan briket. Karbonisasi merupakan
proses untuk mengkonversi bahan baku
menjadi arang melalui proses pemanasan.
Proses karbonisasi cangkang kakao dilakukan
dengan membakar cangkang kakao dengan
suplai oksigen terbatas.
Variable yang ingin diteliti yaitu
perbandingan komposisi campuran biomassa
dan perekat terdiri dari 3 perbandingan yaitu
A1 = 5: 95 %; A2 = 10:90%; A3 = 15:85%,
sedangkan untuk ukuran butiran awal di
variasikan dengan ulangan 2 kali sehingga
diperoleh energi kalor briket rata-rata yang
optimal. Setelah itu diaktivasi dengan
microwave untuk mengontrol mikrostruktur
akhirnya.
Limbah cangkang kakao diperoleh dari
Ladongi Kabupaten Kolaka Timur. Sebelum
dikarbonasi, cangkang kakao dikeringkan
menggunakan oven dengan suhu pemanasan
110 oC selama 2,5 jam. Karbonasi cangkang
kakao menggunakan pemanas listrik dengan
pencapaian temperatur pemanasan 450oC
selama kurang lebih satu jam. Karbonisasi
bertujuan untuk meningkatkan kadar karbon
dan membebaskan zat-zat yang mudah
menguap (volatile matter) serta mengurangi
kandungan air.
28
Pembuatan briket energi………………………………………….…(I Nyoman Sudiana, dkk)
Differential Scanning Calorimeter (DSC –60)
dari Shimadzu Scientific Instruments.
Kemudian arang dihancurkan menjadi
serbuk dan diayak. Arang kemudian diayak
menggunakan ayakan 70 mesh. Serbuk yang
telah diayak sesuai dengan ukuran yang
ditentukan dicampurkan dengan tepung
tapioka sebagai perekat dan diratakan dengan
menggunakan mixer. Penggunaan perekat
dimaksudkan untuk merekatkan dua buah
benda berdasarkan ikatan permukaan sehingga
dalam proses pembriketan, butiran arang
cangkang kakao dapat merekat dengan baik.
Tahapan selanjutnya adalah arang cangkang
kakao yang telah dicampur dengan perekat
dikompaksi pada tekanan 100 kg/cm2 untuk
memperoleh briket cangkang kakao yang
kompak, berbentuk padatan dan memiliki
kerapatan butiran yang tinggi. Selanjutnya,
briket
dikeringkan
untuk
mengurangi
kelembaban briket akibat penambahan perekat.
Aktivasi dengan mikrowave dilakukan dengan
memanaskan briket dalam microwave oven.
Pengukuran nilai kalor pembakaran dilakukan
pada akhir penelitian guna melihat nilai kalor
yang terbaik dari berbagai variasi yang
dilakukan.
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hal-hal yang berpengaruh pada
kandungan kalor briket diantaranya fixed
karbon, kadar abu dan nilai volatile matter,
serta mikrostruktur dari briket [28-30].
Parameter-parameter ini dipengaruhi oleh
komposisi perekat dan cangkang kakao dan
juga treatment dengan microwave. Tabel 1.
menampilkan parameter awal sebelum
diaktivasi dengan microwave untuk masingmasing komposisi perekat dan Tabel 2.
menyajikan pengaruh temperature aktivasi
terhadap parameter-parameter tersebut untuk
komposisi perekat dan cangkang kakao 5:95
%. Pengaruh temperature aktivasi dan
penambahan perekat tidak berpengaruh
langsung terhadap peningkatan fixed karbon,
akan tetapi lebih disebabkan oleh perubahan
kadar air, kadar abu, dan kandungan volatile
matter briket.
Tabel 1. Parameter briket sebelum diaktivasi dengan mikrowave
Dari Tabel 1. menunjukkan nilai kalor
tertinggi pada briket cangkang kakao sebelum
diaktivasi dengan microwave adalah pada
komposisi perekat 5 % dengan nilai kalor
7,678 kkal/gram sedangkan nilai kalor yang
terendah dari briket pada perbandingan 20 : 80
dengan nilai kalor 6,021 kkal/gram.
Nilai kalori yang tinggi pada komposisi
tersebut dipengaruhi oleh rendahnya kadar air,
kadar abu dan nilai volatile matter briket. Hal
ini menunjukkan semakin sedikit perekat
makin baik kualitas briket.
Gambar 1. Pengukuran kandungan kalor dari
briket
Abu hasil pembakaran briket tersebut
digunakan untuk analisa kalor menggunakan
29
JAF, Vol. 13 No. 1 (2017), 27-32
Tabel 2. Parameter briket (komposisi 5:95) setelah diaktivasi dengan microwave
dengan variasi temperatur
Aktivasi dengan microwave meningkatkan
nilai kalor seperti ditampilkan pada Tabel 2.
Hal ini disebbbkan dengan pemanasan cepat
dengan microwave selain menghilangkan
kadar air yang tersisa juga mereduksi kadar
abu dan zat terbang (volatile matter) nya.
Selain
itu
mikrostruktur
juga
mempengaruhi kandungan kalorinya. Tabel 3
menunjukkan perubahan mikrostruktur yakni
pori dan ukuran butiran terhadap suhu aktivasi.
Ukuran butiran briket yang kecil dan pori-pori
briket yang besar menyebabkan kandungan air
yang terdapat di dalamnya mudah menguap
selama proses pengeringan, akibatnya kadar air
di dalam briket semakin rendah dan kandungan
kalor makin tinggi karna kadar air yang tinggi
akan mengurangi nilai kalor karena panas
briket terlebih dahulu digunakan untuk
menguapkan
air
yang
ada
sebelum
memancarkan radiasi yang dipergunakan
sebagai panas pembakaran . Parameter lain
yang mesti diselidiki adalah pengaruh
keseragaman
ukuran
butiran
terhadap
kandungan kalor dari briket. Secara umum bila
ukuran butiran homogen maka akan
menghasilkan briket arang dengan kerapatan
dengan kekuatan yang semakin tinggi pula
[29].
IV.
KESIMPULAN
Kulit kakao sangat baik untuk briket.
Campuran perekat sangat berpengaruh
terhadap kandungan kalor briket yakni
semakin sedikit persentase perekat semakin
tinggi kalor yang dimiliki oleh briket.. hal ini
disebebkan komposisi bahan perekat yang
tinggi sangat berpengaruh terhadap kadar air
dan kadar abu dari briket. Dengan
perbandingan komposisi bahan diperoleh
perbandingan yang baik pada komposisi
perekat dan arang kulit kakao (5:95) dengan
kandungan energi 7,678 kkal/kg.. Pengaruh
suhu aktivasi dengan microwave juga
mempengaruhi kandungan kalor dari briket.
Hal ini disebabkan aktivasi mempengaruhi
ukuran pori dan butiran dari briket selain kadar
air dan kerapatan briket. Pada suhu 700oC
diperoleh energi rata-rata tertinggi yakni
10,321 kkal/kg.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kami haturkan kepada DRPM
KEMENRISTEK-DIKTI
yang
telah
memberikan dana berupa hibah pengabdian
IbM.
Tabel 3. Analisis mikrostruktur dari briket
Suhu
Kerapatan Ukuran
Ukuran
3
Aktivasi
(g/cm )
Pori
Butiran
(µm)
(µm)
400
0,67
305
172
500
0,68
402
164
600
0,69
506
162
700
0.68
552
152
DAFTAR PUSTAKA
[1] Dinas Perkebunan dan Hortikultura,
Sultra 2013.. Statistik Perkebunan
Sulawesi Tenggara Tahun 2012.
[2] Dinas Kehutanan Prov. Sultra, 2012. Data
Hutan Sulawesi Tenggara.
[3] Direktorat Jenderal Perkebunan (DJP)
2013, Produksi Kakao Menurut Provinsi
di Indonesia, 2008 -2012
30
Pembuatan briket energi………………………………………….…(I Nyoman Sudiana, dkk)
[4] Departemen Energi dan Sumber Daya
Mineral (DESDM), 2003, Kebijakan
Pengembangan Energi Terbarukan dan
Konservasi Energi (Energi Hijau).
[5] Aripin, I. N. Sudiana, L. Lestari, 2009.
Pembuatan Briket Arang dari Ampas
Sagu bagi Kelompok Usaha Kecil dan
Menengah di Kota Kendari. Laporan
Pengabdian.
[6] Lestari, L., E. S. Hasan, 2013. Pembuatan
Briket Arang Limbah Tongkol Jagung
sebagai Bahan Bakar Alternatif di
Kecamatan
Pondidaha,
Kabupaten
Konawe, Sulawesi Tenggara, Laporan
Pengabdian, UHO 2013.
[7] Lestari, L. Aripin, I. N. Sudiana. IbM
Kelompok Pengrajin Briket Arang Hemat
Energi di Kecamatan Pondidaha, Kab.
Konawe, Sulawesi Tenggara. Laporan
Akhir Iptek Bagi Masyarakat (IbM),
Universitas Haluoleo 2010.
[8] Syamsiro, M., 2014, Pemanfaatan
Limbah Biomassa Cangkang Kakao
Sebagai Sumber Energi Terbarukan,
Universitas Janabadra, Yogyakarta
[9] I.N. Sudiana, Lina Lestari., IbM Mitra
Usaha bersama dengan Kelompok Tani
Kakao di Kecamatan Ladongi Kabupaten
Kolaka Timur , Laporan Pengabdian Pada
Masyarakat, DRPM Ristek DIKTI,
Pemberdayaan
Masyarakat
Dalam
Pengelolaan
Lingkungan
Melalui
Pengolahan Limbah Sagu Di Kelurahan
Pondidaha,
Kecamatan
Pondidaha,
Kabupaten Konawe, Sulawesi Tenggara ,
Laporan Pengabdian Pada Masyarakat,
DRPM Ristek DIKTI, 2016
[14] Sudiana,
I.N, S. Mitsudo, T.
Nishiwaki, P. E. Susilowati, L.
Lestari, M. Z. Firihu, H. Aripin,
Effect of Microwave Radiation on the
Properties
of
Sintered
Oxide
Ceramics, Contemporary Engineering
Sciences, Vol. 8 No. 34, 2015, pp.
1607-1615.
[15] S. Mitsudo, K. Sako, S. Tani, I.N.
Sudiana,
High
Power
Pulsed
Submillimeter Wave Sintering of
Zirconia Ceramics, The 36th Int.
Conference on Infrared, Millimeter
and THz Waves (IRMMW-THz
2011), Hyatt Regency Houston,
Houston, Texas, USA, October 2-7,
2011.
[16] I.N. Sudiana, Use of Microwave
Energy for Material Processing in A
Simple Laboratory, Jurnal Aplikasi
Fisika, Vol. 10 No. 2, Oktober 2014,
Hal. 77-81.
[17] I.N. Sudiana, Ryo Ito, S. Inagaki, K.
Kuwayama, K. Sako, S. Mitsudo,
Densification of Alumina Ceramics
Sintered by Using Sub-millimeter
Wave Gyrotron, J.
Infrared,
Millimeter, and Terahertz Waves. 34
(2013), 627-638
[18] I N Sudiana, M. Z. Firihu, Effect of
initial green samples on mechanical
properties of alumina ceramic ,
Contemporary Engineering Sciences,
Vol. 9, 2016, no. 12, 595-602
[19] S. Mitsudo, S. Inagaki, I.N. Sudiana,
K. Kuwayama, Grain Growth in
Millimeter Wave Sintered Alumina
Ceramics , Advanced Materials
Research, Vol.789 (2013), pp. 279282.
2015
[10] H. Aripin, I. N Sudiana, B. Sunendar.
Preliminary study on silica xerogel
extracted from sago waste ash, Jurnal
Sains Materi Indonesia., 6, 24–30
(2010).
[11] H. Aripin, S. Mitsudo, I. N. Sudiana,
N. Jumsiah, I. Rahmatia, B. Sunendar,
L.Nurdiwijayanto,
S.
Mitsudo,
S.Sabchevski, Preparation of Porous
Ceramic with Controllable Additive
and Firing Temperature, Advanced
Materials Research, Vol. 277 (2011)
pp. 151-158
[12] M. Zamrun F dan I N. Sudiana,
Kristalisasi Silika Xerogel dari Sekam
Padi, Jurnal Aplikasi Fisika, Vol. 12
No. 1, Pebruari 2016, Hal. 30-34.
[13] I.N.
Sudiana,
Lina
Lestari.,
31
JAF, Vol. 13 No. 1 (2017), 27-32
dari Ampas Kayu dengan Microwave,
[20] , T. Saito, S. Sabchevski, Structure
Formation of a Double Sintered
Nanocrystalline
Silica
Xerogel
Converted From Sago Waste Ash,
Transactions of the Indian Ceramic
Society, 74 (1), 2015, pp.11-15. DOI:
10.1080/0371750X.2014. 980850
[21] S. Mitsudo, R.Ito, I.N. Sudiana,
K.Sako, and K. Kuwayama, Grain
Growth in Submillimeter Waves
Sintered Alumina, IRMMW-THz
2012, September , Wollongong,
Australia.
[22] I.N. Sudiana, S. Mitsudo, T.
Nishiwaki, P. E. Susilowati, L. Lestari,
Microwave Processing of Silica from
Rice Husk, Jurnal Aplikasi Fisika, Vol.
11 No. 1, Februari 2015, Hal. 51-56.
[23] M. Z. Firihu, I.N. Sudiana, 2.45 GHz
microwave drying of cocoa bean ,
ARPN Journal of Engineering and
Applied Sciences Vol. 12 No. 19
[24] M. Z. Firihu, I.N. Sudiana, 2.45 GHz
microwave drying of cocoa bean ,
ARPN Journal of Engineering and
Applied Sciences Vol. 12 No. 19
Vol. 12 No. 2, Agustus 2016, Hal. 4954.
[26] I. N. Sudiana dan Muhammad Zamrun
F, Percepatan Reaksi Kimia dengan
Pemanasan Mikrowave, Vol. 11 No. 2,
Agustus 2015, Hal. 38-43.
[27] M. Zamrun F dan I. N. Sudiana,
Ponderomotive Force Generated by
Microwave During Sintering, Vol. 11,
No. 2, Agustus 2015, Hal. 44-48.
[28] Erikson, Sinurat, 2011, Studi Pemanfaatan
Briket Kulit Jamu Mente dan Tongkol
Jagung Sebagai Bahan Bakar Alternatif.
Skripsi, Fakultas Teknik Universitas
Hasanudin, Makasar.
[29] Rustini, 2004. Pembutan Briket Arang Dari
Serbuk Gergaji Kayu Pinus Dengan
Penambahan Tempurung Kelapa, Skripsi,
Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.
[30] Sembiring, M.T dan Sinaga, T.S, 2003,
Arang Aktif, Pengenalan dan Proses
Pembuatannya, J. USU Digital Library.
[25] I.N. Sudiana, D. K. Sutiari, P. Endang S.,
Karakteristik awal Pembuatan Glukosa
32