Pengaruh Akibat Adanya Bahan Substitusi Abu Cangkang Telur Sebagai Tambahan Semen dan Kerak Boiler Sebagai Substitusi Pasir
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
1.1.1
Limbah Kelapa Sawit
Menurut kelompok riset internasional, Oil World memprediksi ekspor
minyak sawit global akan meningkat sebesar 3,3 persen menjadi 43,3 juta ton
sepanjang 2015. Oil World juga menyatakan, Indonesia masih akan menjadi
produsen minyak terbesar tahun ini dengan total produksi sebanyak 32,7 juta ton.
Mengutip Daily Express, Senin (2/2/2015), pasokan minyak sawit global
akan lebih tinggi karena tingginya permintaan dari China, India, Pakistan dan
negara-negara Uni Eropa.
Provinsi Kalimantan Barat merupakan salah satu penghasil kelapa sawit
terbesar di Indonesia dengan luas area mencapai 5,02 juta hektar dan dengan
jumlah produksi buah kelapa sawit mencapai 1.007.985 ton pertahun. Produksi
kelapa sawit selain menghasilkan minyak juga menghasilkan produk samping
berupa limbah kelapa sawit. Limbah yang dihasilkan dari pengolahan kepala sawit
sekitar 60 % dari jumlah produksi buah kelapa sawit (Mulia, 2007).
Secara umum limbah dari pabrik kelapa sawit terdiri atas tiga macam yaitu
limbah cair, padat dan gas. Limbah cair pabrik kelapa sawit berasal dari unit
proses pengukusan (sterilisasi), proses klarifikasi dan buangan dari hidrosiklon.
Pada umumnya, limbah cair industri kelapa sawit mengandung bahan organik
yang tinggi sehingga potensial mencemari air tanah dan badan air. Sedangkan
1
Universitas Sumatera Utara
limbah padat pabrik kelapa sawit dikelompokan menjadi dua yaitu limbah yang
berasal dari proses pengolahan dan yang berasal dari basis pengolahan limbah
cair. Limbah padat yang berasal dari proses pengolahan berupa Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS), cangkang atau tempurung, serabut atau serat, sludge atau
lumpur, dan bungkil. TKKS dan lumpur yang tidak tertangani menyebabkan bau
busuk, tempat bersarangnya serangga lalat dan potensial menghasilkan air lindi
(leachate). Limbah padat yang berasal dari pengolahan limbah cair berupa lumpur
aktif yang terbawa oleh hasil pengolahan air limbah (Wahyono, 2009).
Gambar 1.1 Boiler Pabrik Kelapa Sawit
Limbah hasil pembakaran boiler dan dari kedua proses dihasilkan dua tipe
abu yaitu abu boiler dan palm oil fuel ash (pofa). Abu boiler terdiri dari
pembakaran serat sawit dan cangkang sawit yang didalamnya terdiri dari kerak
boiler dan abu boiler. Sedangkan pofa didapat dari pembangkit listrik yang
menghasilkan listrik yang menggunakan serat sawit, cangkang dan tandan kosong
sebagai bahan bakar dan dibakar pada suhu 800-1000 0C (Yahya Zarina,2013).
2
Universitas Sumatera Utara
1.1.2
Limbah Cangkang Telur
Cangkang telur merupakan salah satu limbah peternakan yang menjadi
masalah egg breaking plant dan industri pengolahan pangan yang berbahan baku
telur. Tidak ada data yang memuat angka pasti jumlah cangkang telur yang
dihasilkan pertahun di Indonesia, akan tetapi jika dilihat dari jumlah produksi
telur ayam ras dan industi pengolahan pangan yang berbahan baku telur maka
dapat dipastikan jumlah limbah cangkang telur juga akan cukup besar. Sebagai
gambaran ketersediaan telur ayam ras Sumatera Utara pada thn 2008 mencapai
85.898 ton. sedangkan kebutuhannya hanya 75.087 ton. Sehingga masih ada
cadangan 10.811 ton. Untuk produksi telur di Sumatera Utara setiap tahunnya
secara umumnya melebihi kebutuhan masyarakat dan bahkan sekira 10-50% di
pasok keluar propinsi seperti ke Jabotabek (http:/hariansib.com-ketersediaansembako-disumut-aman/).
Dilakukan investigasi pada limbah cangkang telur dan ditemukan
digunakan pada pasta dinding keramik. Berdasarkan adanya CaCO 3 pada
cangkang
telurdapat
digunakan
sebagai
pengganti
bahan
dasar
dalam
menghasilkan keramik dinding. Juga ditemukan cangakang telur dapat digunakan
sebagai pengganti yang sempurna pada material yang akan digunakan kembali
dan limbah daur ulang (Freire dan Holanda, 2006). Pada penelitiannya abu
cangkang telur dapat digunakan sebagai pengganti semen dimana hasilnya lebih
tinggi pada kuat tekan pada tanah yang kaya akan besi dan aluminium. Pada
semen yang tetap sekitar 6% dan 8% ditambahkan abu cangkang telur sekitar 0-
3
Universitas Sumatera Utara
10%, pada 2% menghasilakan kenaikan 35% pada kuat tekan tetapi penurunan
pada durabilitasnya. Pada akhirnya mereka menemukan campurannya pada
perkerasan jalan raya (Okonkwo et al.,2012)
1.2
Tujuan Penelitian
Pada penelitian ada beberapa hal yang ingin dicapai :
1. Untuk mengetahui kuat tekan, kuat tarik belah dan absorbsi beton yang
menggunakan kerak boiler sebagai pengganti pasir dan abu cangkang telur
sebagai bahan tambahan semen dengan menggunakan benda uji berbentuk
silinder.
2. Pada pencampuran kedua jenis limbah diharapkan kuat tekan beton dapat
bertambah besar sehingga kedua jenis limbah ini dapat dimamfaatkan lagi
khususnya pada kegiatan konstruksi.
3. Pada perencanaan selanjutnya, akibat adanya abu cangkang telur sebagai
tambahan semen dapat juga kita gunakan sebagai safety factor.
4. Dengan cost yang sama, kuat tekan beton dengan campuran limbah diatas
dapat menahan beban yang lebih besar bila dibandingkan dengan beton
normal.
1.3
Pembatasan Masalah
Pada penelitian ini, ada hal-hal yang harus dibatasi ruang lingkupnya agar
permasalahannya tidak terlalu luas. Adapun hal-hal yang dibatasi dalam
penelitian ini, meliputi :
1. Perencanaan mutu beton (f’c) 20 Mpa.
2. Faktor air semen yang digunakan tetap sebesar 0.4.
4
Universitas Sumatera Utara
3. Penelitian ini menggunakan Ordinary Portland Cement (OPC) type 1.
4. Benda uji beton yang menggunakan silinder berukuran diameter 15 cm
dan tinggi 30 cm.
5. Variasi campuran pada pengganti pasir menggunakan kerak boiler adalah
0%, 10%, 15%, dan 25% dari berat pasir.
6. Variasi campuran pada bahan tambahan semen menggunakan abu
cangkang telur adalah 0%, 5%, dan 7.5%.
7. Jumlah benda uji untuk campuran diatas dapat dilihat pada tabel 1.1
No
1
2
3
Variasi Tambahan
Variasi Substitusi
Uji Kuat
Uji Kuat tarik
pada Semen
pada Pasir
Tekan (Buah)
Belah (Buah)
0%
0%
3
3
10%
3
3
15%
3
3
25%
3
3
10%
3
3
15%
3
3
25%
3
3
21
21
5%
7.5%
SUBTOTAL
TOTAL
42
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji Untuk Variasi Campuran
5
Universitas Sumatera Utara
8. Waktu ikat semen didasarkan kepada SNI 03-6827-2002; Slump test
didasarkan kepada SNI 1972-2008; uji kuat tekan didasarkan kepada SNI1974-2011; uji kuat tarik belah didasarkan kepada SNI 03-2491-2002; dan
absorbsi beton didasarkan kepada SNI 03-6433-2000 dilakukan pada umur
28 hari.
1.4
Metodologi Penelitian
Pembuatan benda uji beton normal dan beton dengan adanya abu
cangkang telur sebagai tambahan semen dan kerak boiler sebagai
pengganti pasir serta balok beton bertulang dikerjakan di Laboratorium
Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik. Tahap-tahap
pembuatannya sebagai berikut:
1) Penyediaan bahan seperti agregat kasar, agregat halus, semen.
2) Agregat halus dan agregat kasar diuji sesuai SNI yang berlaku.
3) Penimbangan agregat halus, agregat kasar, semen, abu cangkang telur, dan
kerak boiler sesuai dengan perhitungan mix design.
4) Pembuatan bekisting
5) Kemudian proses pengecoran.
1.5
Manfaat Penelitian
Pada penelitian ini, ada beberapa hal yang diharapkan:
1) Dapat menambah kegunaan dari limbah cangkang telur.
2) Dengan adanya campuran tambahan bahan pada beton, waktu ikat semen
bisa lebih besar.
6
Universitas Sumatera Utara
3) Dengan adanya campuran tersebut pada beton, diharapkan sifat beton
terutama kuat beton dapat bertambah.
4) Dapat
dijadikan
referensi
untuk
penelitian
selanjutnya,
dengan
mengkombinasikan campuran limbah yang bersifat pozzolan yang dapat
memperbesar kuat tekan beton.
5) Diharapkan dengan penggunaan limbah ini, masalah penghijauan dapat
dikembangkan dan mengurangi efek global warming yang sedang melanda
dunia.
7
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
1.1.1
Limbah Kelapa Sawit
Menurut kelompok riset internasional, Oil World memprediksi ekspor
minyak sawit global akan meningkat sebesar 3,3 persen menjadi 43,3 juta ton
sepanjang 2015. Oil World juga menyatakan, Indonesia masih akan menjadi
produsen minyak terbesar tahun ini dengan total produksi sebanyak 32,7 juta ton.
Mengutip Daily Express, Senin (2/2/2015), pasokan minyak sawit global
akan lebih tinggi karena tingginya permintaan dari China, India, Pakistan dan
negara-negara Uni Eropa.
Provinsi Kalimantan Barat merupakan salah satu penghasil kelapa sawit
terbesar di Indonesia dengan luas area mencapai 5,02 juta hektar dan dengan
jumlah produksi buah kelapa sawit mencapai 1.007.985 ton pertahun. Produksi
kelapa sawit selain menghasilkan minyak juga menghasilkan produk samping
berupa limbah kelapa sawit. Limbah yang dihasilkan dari pengolahan kepala sawit
sekitar 60 % dari jumlah produksi buah kelapa sawit (Mulia, 2007).
Secara umum limbah dari pabrik kelapa sawit terdiri atas tiga macam yaitu
limbah cair, padat dan gas. Limbah cair pabrik kelapa sawit berasal dari unit
proses pengukusan (sterilisasi), proses klarifikasi dan buangan dari hidrosiklon.
Pada umumnya, limbah cair industri kelapa sawit mengandung bahan organik
yang tinggi sehingga potensial mencemari air tanah dan badan air. Sedangkan
1
Universitas Sumatera Utara
limbah padat pabrik kelapa sawit dikelompokan menjadi dua yaitu limbah yang
berasal dari proses pengolahan dan yang berasal dari basis pengolahan limbah
cair. Limbah padat yang berasal dari proses pengolahan berupa Tandan Kosong
Kelapa Sawit (TKKS), cangkang atau tempurung, serabut atau serat, sludge atau
lumpur, dan bungkil. TKKS dan lumpur yang tidak tertangani menyebabkan bau
busuk, tempat bersarangnya serangga lalat dan potensial menghasilkan air lindi
(leachate). Limbah padat yang berasal dari pengolahan limbah cair berupa lumpur
aktif yang terbawa oleh hasil pengolahan air limbah (Wahyono, 2009).
Gambar 1.1 Boiler Pabrik Kelapa Sawit
Limbah hasil pembakaran boiler dan dari kedua proses dihasilkan dua tipe
abu yaitu abu boiler dan palm oil fuel ash (pofa). Abu boiler terdiri dari
pembakaran serat sawit dan cangkang sawit yang didalamnya terdiri dari kerak
boiler dan abu boiler. Sedangkan pofa didapat dari pembangkit listrik yang
menghasilkan listrik yang menggunakan serat sawit, cangkang dan tandan kosong
sebagai bahan bakar dan dibakar pada suhu 800-1000 0C (Yahya Zarina,2013).
2
Universitas Sumatera Utara
1.1.2
Limbah Cangkang Telur
Cangkang telur merupakan salah satu limbah peternakan yang menjadi
masalah egg breaking plant dan industri pengolahan pangan yang berbahan baku
telur. Tidak ada data yang memuat angka pasti jumlah cangkang telur yang
dihasilkan pertahun di Indonesia, akan tetapi jika dilihat dari jumlah produksi
telur ayam ras dan industi pengolahan pangan yang berbahan baku telur maka
dapat dipastikan jumlah limbah cangkang telur juga akan cukup besar. Sebagai
gambaran ketersediaan telur ayam ras Sumatera Utara pada thn 2008 mencapai
85.898 ton. sedangkan kebutuhannya hanya 75.087 ton. Sehingga masih ada
cadangan 10.811 ton. Untuk produksi telur di Sumatera Utara setiap tahunnya
secara umumnya melebihi kebutuhan masyarakat dan bahkan sekira 10-50% di
pasok keluar propinsi seperti ke Jabotabek (http:/hariansib.com-ketersediaansembako-disumut-aman/).
Dilakukan investigasi pada limbah cangkang telur dan ditemukan
digunakan pada pasta dinding keramik. Berdasarkan adanya CaCO 3 pada
cangkang
telurdapat
digunakan
sebagai
pengganti
bahan
dasar
dalam
menghasilkan keramik dinding. Juga ditemukan cangakang telur dapat digunakan
sebagai pengganti yang sempurna pada material yang akan digunakan kembali
dan limbah daur ulang (Freire dan Holanda, 2006). Pada penelitiannya abu
cangkang telur dapat digunakan sebagai pengganti semen dimana hasilnya lebih
tinggi pada kuat tekan pada tanah yang kaya akan besi dan aluminium. Pada
semen yang tetap sekitar 6% dan 8% ditambahkan abu cangkang telur sekitar 0-
3
Universitas Sumatera Utara
10%, pada 2% menghasilakan kenaikan 35% pada kuat tekan tetapi penurunan
pada durabilitasnya. Pada akhirnya mereka menemukan campurannya pada
perkerasan jalan raya (Okonkwo et al.,2012)
1.2
Tujuan Penelitian
Pada penelitian ada beberapa hal yang ingin dicapai :
1. Untuk mengetahui kuat tekan, kuat tarik belah dan absorbsi beton yang
menggunakan kerak boiler sebagai pengganti pasir dan abu cangkang telur
sebagai bahan tambahan semen dengan menggunakan benda uji berbentuk
silinder.
2. Pada pencampuran kedua jenis limbah diharapkan kuat tekan beton dapat
bertambah besar sehingga kedua jenis limbah ini dapat dimamfaatkan lagi
khususnya pada kegiatan konstruksi.
3. Pada perencanaan selanjutnya, akibat adanya abu cangkang telur sebagai
tambahan semen dapat juga kita gunakan sebagai safety factor.
4. Dengan cost yang sama, kuat tekan beton dengan campuran limbah diatas
dapat menahan beban yang lebih besar bila dibandingkan dengan beton
normal.
1.3
Pembatasan Masalah
Pada penelitian ini, ada hal-hal yang harus dibatasi ruang lingkupnya agar
permasalahannya tidak terlalu luas. Adapun hal-hal yang dibatasi dalam
penelitian ini, meliputi :
1. Perencanaan mutu beton (f’c) 20 Mpa.
2. Faktor air semen yang digunakan tetap sebesar 0.4.
4
Universitas Sumatera Utara
3. Penelitian ini menggunakan Ordinary Portland Cement (OPC) type 1.
4. Benda uji beton yang menggunakan silinder berukuran diameter 15 cm
dan tinggi 30 cm.
5. Variasi campuran pada pengganti pasir menggunakan kerak boiler adalah
0%, 10%, 15%, dan 25% dari berat pasir.
6. Variasi campuran pada bahan tambahan semen menggunakan abu
cangkang telur adalah 0%, 5%, dan 7.5%.
7. Jumlah benda uji untuk campuran diatas dapat dilihat pada tabel 1.1
No
1
2
3
Variasi Tambahan
Variasi Substitusi
Uji Kuat
Uji Kuat tarik
pada Semen
pada Pasir
Tekan (Buah)
Belah (Buah)
0%
0%
3
3
10%
3
3
15%
3
3
25%
3
3
10%
3
3
15%
3
3
25%
3
3
21
21
5%
7.5%
SUBTOTAL
TOTAL
42
Tabel 1.1 Jumlah Benda Uji Untuk Variasi Campuran
5
Universitas Sumatera Utara
8. Waktu ikat semen didasarkan kepada SNI 03-6827-2002; Slump test
didasarkan kepada SNI 1972-2008; uji kuat tekan didasarkan kepada SNI1974-2011; uji kuat tarik belah didasarkan kepada SNI 03-2491-2002; dan
absorbsi beton didasarkan kepada SNI 03-6433-2000 dilakukan pada umur
28 hari.
1.4
Metodologi Penelitian
Pembuatan benda uji beton normal dan beton dengan adanya abu
cangkang telur sebagai tambahan semen dan kerak boiler sebagai
pengganti pasir serta balok beton bertulang dikerjakan di Laboratorium
Bahan Rekayasa Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik. Tahap-tahap
pembuatannya sebagai berikut:
1) Penyediaan bahan seperti agregat kasar, agregat halus, semen.
2) Agregat halus dan agregat kasar diuji sesuai SNI yang berlaku.
3) Penimbangan agregat halus, agregat kasar, semen, abu cangkang telur, dan
kerak boiler sesuai dengan perhitungan mix design.
4) Pembuatan bekisting
5) Kemudian proses pengecoran.
1.5
Manfaat Penelitian
Pada penelitian ini, ada beberapa hal yang diharapkan:
1) Dapat menambah kegunaan dari limbah cangkang telur.
2) Dengan adanya campuran tambahan bahan pada beton, waktu ikat semen
bisa lebih besar.
6
Universitas Sumatera Utara
3) Dengan adanya campuran tersebut pada beton, diharapkan sifat beton
terutama kuat beton dapat bertambah.
4) Dapat
dijadikan
referensi
untuk
penelitian
selanjutnya,
dengan
mengkombinasikan campuran limbah yang bersifat pozzolan yang dapat
memperbesar kuat tekan beton.
5) Diharapkan dengan penggunaan limbah ini, masalah penghijauan dapat
dikembangkan dan mengurangi efek global warming yang sedang melanda
dunia.
7
Universitas Sumatera Utara