Karakteristik Biopelet dari Campuran Cangkang Sawit dan Kayu Sengon sebagai Bahan Bakar Alternatif Terbarukan

KARAKTERISTIK BIOPELET DARI CAMPURAN CANGKANG
SAWIT DAN KAYU SENGON SEBAGAI BAHAN BAKAR
ALTERNATIF TERBARUKAN

ARDY EDO SARAGIH

DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakteristik Biopelet
dari Campuran Cangkang Sawit dan Kayu Sengon sebagai Bahan Bakar Alternatif
Terbarukan adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, November 2013
Ardy Edo Saragih
E24090037

ABSTRAK

ARDY EDO SARAGIH. Karakteristik Biopelet dari Campuran Cangkang Sawit
dan Kayu Sengon sebagai Bahan Bakar Alternatif Terbarukan. Dibimbing oleh
DEDE HERMAWAN dan DWI SETYANINGSIH.
Biopelet merupakan salah satu energi alternatif terbarukan. Bahan baku
yang digunakan pada pembuatan biopelet ini berasal dari cangkang sawit dan
limbah gergajian kayu sengon. Biopelet memiliki ukuran diameter biopelet antara
3–12 mm dengan panjang yang bervariasi yaitu antara 6–25 mm. Metode yang
digunakan adalah penambahan persentase campuran serbuk gergajian sengon dari
0%, 25%, 50%, 75% dan 100%. Pengujian terhadap biopelet ini meliputi kadar
air, kerapatan, kadar abu, kadar zat terbang, kadar karbon terikat, nilai kalor dan
keteguhan tekan. Penambahan serbuk gergajian sengon mengakibatkan terjadi
peningkatan pada nilai kadar air, kadar abu, kadar karbon terikat dan keteguhan

tekan. Peningkatkan kadar air mencapai 4.94%, kadar abu 2.14%, karbon terikat
22.50% dan keteguhan tekan mencapai 21.25 kg/cm3 sedangkan pada nilai kadar
zat terbang dan nilai kalor mengalami penurunan. Penambahan cangkang sawit
dapat meningkatkan nilai kalor hingga 5452.30 kkal/kg.
Kata kunci: Biopelet, cangkang kelapa sawit, serbuk sengon.

ABSTRACT
ARDY EDO SARAGIH. The Characteristic of Biopellets Made from Palm
Shell and Sawdust Sengon Mixture as Renewable Alternative Fuel Supervised by
DEDE HERMAWAN and DWI SETYANINGSIH.
Biopelet is kind of a cylindrical fuel from waste-based raw materials of
solid biomass. Raw materials used of wastes from palm shells and sawdust sengon
powder. Biopelet have a size between 3-12 mm in diameter with variable length
of between 6-25 mm. The size of the raw material powder of 40 mesh. The
method used was the addition of a mixture of sawdust sengon percentage of 0%,
25%, 50%, 75% and 100%. Testing was conducted on the moisture content,
volatile matter, ash content, fixed carbon content, density, crushing strenght and
calorific value. The addition of palm shell can increase of moisture content,
volatile matter, ash content, fixed carbon content and crushing strenght. The
increase of moisture content reaches was 4.94%, ash content was 2.14%, fixed

carbon was 22.50% and crushing strenght was 21.25 kg/cm3. The addition of palm
shell can increased the calorific value of 5452.30 kcal/kg.
Keywords: Biopellet, palm shell, sawdust sengon powder.

KARAKTERISTIK BIOPELET DARI CAMPURAN CANGKANG
SAWIT DAN KAYU SENGON SEBAGAI BAHAN BAKAR
ALTERNATIF TERBARUKAN

ARDY EDO SARAGIH

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan

DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

2013

Judul Skripsi: Karakteristik Biopelet dari Campuran Cangkang Sawit dan Kayu
Sengon sebagai Bahan Bakar AltematifTerbarukan
Nama
: Ardy Edo Saragih
NIM
: E24090037

Disetujui oleh

ｾ＠

--------

Dr Ir Dede Hermawan MSc
Pembimbing I

etyaningsih, MSi
Pembimbing II

i

T anggal Lulus:

I

. :.. "".,:-0'

. . ..
ｾ｟Ｌ＠

;

Judul Skripsi : Karakteristik Biopelet dari Campuran Cangkang Sawit dan Kayu
Sengon sebagai Bahan Bakar Alternatif Terbarukan
Nama
: Ardy Edo Saragih
NIM
: E24090037

Disetujui oleh

Dr Ir Dede Hermawan MSc
Pembimbing I

Dr Ir Dwi Setyaningsih, MSi
Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juli 2013 ini ialah Karakteristik

Biopelet dari Campuran Cangkang Sawit dan Kayu Sengon sebagai Bahan Bakar
Alternatif Terbarukan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Dede Hermawan MSc.
dan Ibu Dr Ir Dwi Setyaningsih MSi selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada bapak, mamak, abang, kaha dan kakak atas segala doa
dan kasih sayangnya. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada
seluruh tim karyawan Laboratorium Surfactant Bioenergy dan Research Center,
serta Mas Irvan dari Laboratorium Rancangan dan Desain Bangunan Kayu,
Fakultas Kehutanan yang telah membantu selama penelitian. Tak lupa ucapan
terimakasih juga disampaikan kepada teman-teman Fahutan46, THH46 khususnya
teman-teman yang tergabung dalam kelompok Biokomposit, orang-orang
berpengaruh dalam biopelet (adi w, andi gunawan, green hornet, azam, syahrul,
aditya, afgan, ega, dea, romilase, ari dan endri), teman-teman marga putra (dani,
josep, johannes sipangkar, yanto, nato, eko dan yohannes), teman-teman PMKRI
Bogor, wisma kaulah muda (Bang rifki, indra, agus, andre,yuda dan ozan), evie,
izza, kak tia dan kak opi yang telah memberikan dukungan dan semangat dalam
penyelesaian karya ilmiah ini. Serta yang teristimewa kepada margaretha lumban
tobing yang selalu memberikan doa,semangat dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
.

Bogor, November 2013
Ardy Edo Saragih

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

1

Manfaat Penelitian

1

TINJAUAN PUSTAKA

1

METODE

2

Waktu dan Lokasi Penelitian

2

Alat dan Bahan

2

Metodologi Penelitian

2

HASIL DAN PEMBAHASAN

5

SIMPULAN DAN SARAN

13

Simpulan

13

Saran

13

DAFTAR PUSTAKA

14

RIWAYAT HIDUP

16

DAFTAR TABEL
1
2
3
4

Perbandingan Standar mutu kadar air biopelet di beberapa negara
Perbandingan Standar mutu kadar abu biopelet di beberapa negara
Perbandingan Standar mutu kerapatan biopelet di beberapa negara
Perbandingan Standar mutu nilai kalor biopelet di beberapa negara

6
8
11
13

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7

Kadar air biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon
Kadar abu biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon
Kadar zat terbang biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon
Kadar karbon terikat biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon
Kerapatan biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon
Keteguhan tekan biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon
Nilai kalor biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon

6
7
9
9
11
11
13

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan bahan bakar selama ini banyak dipenuhi dari bahan bakar fosil
dengan berbagai macam penggunaannya dalam mendukung aktivitas masyarakat.
Persediaan bahan bakar fosil semakin berkurang karena termasuk energi yang
tidak dapat diperbarukan (unrenewable) namun penggunaannya semakin
meningkat seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk. Oleh sebab itu,
dibutuhkan adanya penelitian dan pengembangan energi alternatif sebagai solusi
pemenuhan energi yang dapat diperbarukan (renewable) dan mudah diperoleh
masyarakat. Pengembangan energi alternatif dapat dikembangkan dengan
memanfaatkan limbah pada perkebunan kelapa sawit dan limbah industri
penggergajian kayu.
Cook (2007) mengatakan bahwa serbuk kayu yang terbuang begitu saja
dapat teroksidasi dan membentuk gas metana atau gas rumah kaca. Pengolahan
limbah perkebunan kelapa sawit dan industri perkayuan sebagai bahan baku
biopelet untuk energi alternatif adalah salah satu solusi untuk mengatasi masalah
lingkungan yang akan ditimbulkan
Pada tahun 2020 diperkirakan konsumsi biopelet di Eropa mencapai 80 juta
ton (WPAC 2012). Peluang mengembangkan bahan bakar ini sangat terbuka luas
karena limbah hasil hutan kita sangat besar, baik dari limbah industri perkayuan
maupun dari limbah eksploitasi (Rahman 2011). Pengembangan biopelet sebagai
energi alternatif nasional dapat mendukung energi bersih dan terbarukan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi cangkang sawit dan
serbuk gergajian kayu sengon sebagai bahan baku biopelet. Menentukan
persentase campuran serbuk gergajian sengon terhadap nilai kalor dan
karakteristik biopelet cangkang sawit dengan campuran serbuk sengon.

Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan bermanfaat dalam menghasilkan produk biopelet
dari limbah padat cangkang sawit dan serbuk gergajian sengon. Limbah ini
memiliki nilai kalor yang cukup tinggi sehingga dapat digunakan sebagai bahan
bakar. Selain itu diharapkan dapat memberikan informasi tambahan bagi pihak
yang ingin mendirikan industri biopelet berbasis limbah biomassa.

TINJAUAN PUSTAKA
Biopelet adalah bahan bakar biomassa berbentuk pelet yang memiliki
keseragaman ukuran, bentuk, kelembaban, densitas, dan kandungan energi.

2
Obernberger dan Thek (2005) menyatakan bahwa biopelet merupakan salah satu
bentuk energi biomassa, diproduksi pertama kali di Swedia pada tahun 80-an.
Pada proses pembuatan biopelet, biomassa diumpankan ke dalam pellet mill
yang memiliki dies dengan ukuran diameter 6-8 mm dan panjang 10-12 mm
(Mani et al. 2006). Fantozzi dan Buratti (2009) menyatakan bahwa terdapat 6
tahapan proses pembuatan biopelet, yaitu: perlakuan pendahuluan bahan baku
(pre-treatment), pengeringan (drying), pengecilan ukuran (size reduction),
pencetakan biopelet (pelletization), pendinginan (cooling), dan pengemasan.
Residu hutan, sisa penggergajian dan sisa tanaman pertanian lainnya dapat
didensifikasi menjadi pelet. Proses peletisasi dapat meningkatkan kerapatan
spesifik biomassa lebih dari 1000 kg/m3 (Lehtikangas 2001).
Jumlah produksi kelapa sawit di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami
peningkatan, pada tahun 2010 mencapai 21.958.120 ton dan pada tahun 2011
mencapai 22.508.011 ton (BPS 2012). Selain itu, Dirjenbun (2006) menjelaskan
bahwa dari total produksi kelapa sawit dapat menimbulkan berbagai limbah dan
belum dimanfaatkan. Adapun limbah tersebut diantaranya cangkang sawit sebesar
6.5% dari total keseluruhan produksi minyak kelapa sawit. Berdasarkan data
tersebut potensi cangkang kelapa sawit sebanyak 1.463.020,72 ton dan biasanya
dimanfaatkan sebagai arang, karbon aktif dan papan partikel. Industri pengergajian
kayu semakin meningkat. Cangkang kelapa sawit sulit untuk didegradasi atau
diuraikan secara alami. Pranata (2009) menyatakan bahwa cangkang kelapa sawit
mengandung lignin (29.4%), hemiselulosa (27.7%), selulosa (26.6%) dan abu (0.6%).
Menurut Pari dan Roliadi (2007) mengatakan bahwa jumlah limbah serbuk
kayu gergajian di Indonesia sebanyak 0,78 juta m3/th. Limbah ini biasanya
digunakan sebagai bahan bakar boiller pada industri penggergajian skala besar
namun pada industri skala kecil limbah gergajian hanya dibiarkan saja. Pada
sengon mengandung lignin (26.8%), hemiselulosa (24.59%), selulosa (49.4%) dan
abu (0.6%) (Martawijaya et al. 1989).

METODE
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dimulai sejak bulan Juni hingga September 2013 di
Laboratorium Kimia Hasil Hutan Departemen Hasil Hutan IPB, Laboratorium
Surfactant and Bioenergy Research Centre (SBRC) dan Laboratorium Energi
Terbarukan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB.
Alat dan Bahan
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang kelapa
sawit dan serbuk gergajian kayu sengon, Crude Palm Oil (CPO). Peralatan yang
digunakan adalah sebagai berikut disc mill, alat penyaring, ring die pellet mill
dengan kapasitas 300 kg/jam dan ukuran dies 8 mm. Perlengkapan uji bahan baku
dan biopelet, seperti timbangan digital, kaliper, bomb calorimeter, cawan
aluminium, cawan porselen, oven, tanur dan desikator.

3
Metodologi Penelitian
Persiapan Bahan Baku
Mempersiapkan bahan baku dan bahan tambahan. Adapun persiapan bahan
tersebut diantaranya adalah persiapan serbuk gergajian kayu sengon dan cangkang
sawit. Kemudian serbuk tersebut digiling dan diayak sehingga mendapatkan
serbuk dengan ukuran 40 mesh. Serbuk tersebut dikeringkan sampai Kadar air
15%. Selain bahan baku, persiapan bahan tambahan juga dilakukan contohnya
mempersiapkan crude palm oil (CPO) sebanyak 10% dari total pencampuran
bahan baku.
Pembuatan Biopelet
Biopelet cangkang sawit dengan serbuk gergajian kayu sengon dibuat
dengan persentase campuran yaitu 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 dan 0:100. Pada
setiap campuran tersebut ditambahkan crude palm oil (CPO) 10% dari berat total
bahan baku. Adapun penambahan CPO tersebut berfungsi sebagai pelumas pada
saat pencetakan biopelet. Pencetakan biopelet dilakukan menggunakan ring dies
pellet mill bertekanan tinggi dengan ukuran diameter dies 8 mm.
Pengkondisian Biopelet
Pada pengkondisian dilakukan pengeringan menggunakan aliran udara dari
blower di bak pengering selama ± 30 menit. Sedangkan pengemasan biopelet
dilakukan dalam wadah yang kedap udara untuk menjaga biopelet dari
kontaminasi udara yang dapat meningkatkan kadar air biopelet. Setelah dilakukan
pengkondisian maka dilakukan pengujian fisis dan kimia pada biopelet tersebut.
Analisis Sifat Fisis dan Kimia Biopelet
Kadar Air (ASTM D 5142-02)
Penetapan nilai kadar air dilakukan dengan satu gram sampel di letakkan
pada cawan porselin yang bobotnya sudah diketahui. Kemudian dikeringkan
dalam oven suhu 105 – 110 0 C selama 3 jam. Kemudian didinginkan dalam
desikator sampai kondisi stabil dan ditimbang. Kadar air sampel dihitung dengan
rumus :
KA (%) =
Keterangan:
BA = Berat sebelum dikeringkan dalam tanur
BKT = Berat setelah dikeringkan dalam tanur
Kerapatan
Penetapan penentuan kerapatan dinyatakan dalam hasil perbandingan antara
berat dan volume biopelet. Adapun satuan dari kerapatan adalah (g/cm3).
Kerapatan sampel dihitung dengan menggunakan rumus :

4

Keterangan :
Ρ = kerapatan dari objek yang di teliti (g/m3)
M = Massa (g)
V = volume benda yang di teliti /(m3)
Kadar Abu (ASTM D 5142-02)
Penetapan nilai kadar abu dilakukan dengan satu gram sampel di letakkan
pada cawan porselin yang bobotnya sudah diketahui. Kemudian masukkan dalam
oven suhu 450 – 500 0 C selama 1 jam. Kemudian suhu 700-750 0 C selama 2 jam,
kemudian dilanjutkan dengan pengabuan dengan suhu 900-950 0 C selama 2 jam.
didinginkan dalam desikator sampai kondisi stabil dan ditimbang. Kadar abu
sampel dihitung dengan menggunakan rumus:
Kadar abu (%) =
Kadar Zat Terbang (ASTM D 5142-02)
Cawan berisi sampel biopelet dimasukkan ke dalam tanur listrik dengan
suhu 950 0 C selama 7 menit, kemudian didinginkan dalam desikator dan
selanjutnya ditimbang. Kadar zat menguap dihitung dengan menggunakan rumus:

%

Kadar zat terbang (%) =

Kadar Karbon Terikat (ASTM D 5142-02)
Karbon terikat merupakan fraksi karbon (C) dalam sampel, selain fraksi air,
zat mudah menguap dan abu. Kadar karbon terikat dihitung dengan menggunakan
persamaan:
Kadar karbon terikat (%) = 100 - ( Kadar air + Kadar zat terbang + Kadar abu)
Nilai Kalor
Metode pengujian nilai kalor dilakukan dengan metode nilai kalor bersih.
Pengujian nilai kalor dilakukan di Laboratorium Energi Terbarukan, Teknik
Mesin dan Biosistem Institut Pertanian Bogor. Alat yang digunakan adalah
Oxygen Bomb Calorimeter. Nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air, kadar abu dan
kadar karbon terikat.
Analisis Data
Model rancangan percobaan yang digunakan untuk menganalisis data
percobaan ini adalah rancangan acak lengkap dengan 5 perlakuan dan 3 kali
ulangan. Model matematisnya adalah sebagai berikut:

5
Yij = μ + αi + εij
Keterangan:
Yij = Nilai pengamatan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j
μ = Nilai rata-rata ulangan
αi = Pengaruh perlakuan ke-i dan ulangan ke-j
εij = Kesalahan percobaan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j
Kombinasi penambahan persentase serbuk gergajian sengon dalam
cangkang sawit yaitu A: 0%, B: 25%, C: 50%, D:75% dan E: 100%.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Air
Kadar air pada biopelet akan mempengaruhi kualitas kalor pada biopelet
(Onu et al 2010). Kadar air yang tinggi pada biopelet mengakibatkan nilai kalor
biopelet yang rendah dan pembakaran yang kurang efisien (Hansen et al. 2009).
Berdasarkan hasil penelitian, kadar air yang diperoleh berkisar antara 3.67%6.44%. Kadar air terendah terdapat pada serbuk gergajian sengon 0% sebesar
3.67 % dan tertinggi pada serbuk gergajian sengon 100% sebesar 6.44%. Kadar
air yang dihasilkan telah memenuhi standar biopelet Austria (ONORM M 7135),
Swedia (SS 18 71 20), Jerman (DIN 51371), dan Prancis (ITEBE), seperti yang
ditunjukkan pada Tabel 1.
Semakin bertambahnya campuran serbuk sengon menunjukkan peningkatan
pada kadar air. Keseluruhan kadar air yang diperoleh dari setiap campuran berada
pada acuan mutu kadar air yang telah ditentukan, yaitu maksimal 15% (Nurwigha
2012). Hasil kadar air pada biopelet dapat dilihat pada Gambar 1.
7,00

6,44

Kadar air (%)

6,00
4,57

5,00
4,00

4,87

4,94

50

75

3,67

3,00
2,00
1,00
0,00
0

25

100

Serbuk gergajian sengon dalam cangkang sawit (%)

6
Gambar 1 Kadar air biopelet cangkang sawit dengan campuran sengon

Tabel 1 Perbandingan standar mutu kadar air di beberapa negara
Sumber
Kadar air (%)
Standar Austria(ONORM M 7135)