STUDI EKSPERIMENTAL KOMPOSISI BAHAN BAKAR PADAT DARI LIMBAH BATANG AREN (ARENGA PINNATA MERR) DENGAN TEKNOLOGI HYDROTHERMAL

  STUDI EKSPERIMENTAL KOMPOSISI BAHAN BAKAR PADAT DARI LIMBAH BATANG AREN (ARENGA PINNATA MERR) DENGAN TEKNOLOGI HYDROTHERMAL SKRIPSI Oleh : AGUNG FEBRYANTO K2514005 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli 2018

  

STUDI EKSPERIMENTAL KOMPOSISI BAHAN BAKAR PADAT

DARI LIMBAH BATANG AREN (ARENGA PINNATA MERR)

  

Oleh :

AGUNG FEBRYANTO

K2514005

  

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

  

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli 2018

  

ABSTRAK

  Agung Febryanto. K2514005. (Studi Eksperimental Komposisi Bahan Bakar

  

Padat Dari Limbah Batang Aren (Arenga pinnata merr) Dengan Teknologi

Hydrothermal). Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,

Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2018.

  Abstrak.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek HT terhadap karakteristik perubahan nilai kalor dan komposisi kimia limbah batang aren (kadar air, kadar abu, kadar volatil, dan kadar karbon). Penelitian ini menggunakan metode eksperimen langsung dengan variabel yang digunakan adalah suhu 160°C dan 220°C serta waktu tunggu 30 menit dan 60 menit. Rasio biomassa dan air yang digunakan yaitu 1:4 dengan berat 200 gram. Penelitian Hydrothermal dilaksanakan di Laboratorium Biomassa Universitas Janabadra Yogyakarta. Hasil penelitian kemudian di uji hasil nilai kalor dan proximate di Laboratorium PAU Universitas Gajah Mada . Hasil pengujian menunjukkan nilai kalor terbaik sebesar 4521,5989

  

cal/gr pada suhu 220 C dan waktu tunggu 60 menit. kemudian untuk analisa

proximate hasil terbaik pada variasi 220 C dan waktu tunggu 60 menit mencakup

  a. kadar air sebesar 3.7079%, b. Kadar volatil sebesar 55,3766%, c. Kadar abu sebesar 2,8092%, d. Kadar karbon sebesar 38,3295%. Hasil dari penelitian di komparasi dengan standar pembuatan briket bio batubara Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral (KESDM). Standar yang ditetapkan KESDM ini menunjukkan nilai kalor harus >4400 (kal/gr), kadar abu <5 %, kadar air <15%, kadar volatil dan kadar karbon sesuai dengan bahan baku. Pada Penelitian Hydrothermal variasi 220 C dan waktu tunggu 60 menit menunjukkan hasil yang tidak melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh KESDM sehingga layak untuk di produksi secara massal

  Kata kunci : limbah batang aren, bahan bakar padat, Hydrothermal Technology

  

ABSTRACT

  Agung Febryanto K2514005. Experimental Study Of Solid Fuel Composition

  

From Palm Sugar Stem Waste (Arenga pinnata merr) With Hydrothermal

Technology. Little Thesis, Surakarta : Faculty of Teacher Training and Education,

Sebelas Maret University Surakarta, July 2018.

  

Abstract. This research furthermore aims to determine the effect of HT on the

energy characteristics and chemical composition of waste. Within this experiment,

the variable temperatures used are 160°C and 220°C. The residence time

furthermore is controlled by 30 minutes and 60 minutes. The result shows that the

sample’s highest calorific value is achieved at a temperature of 220 °C and 60

minutes holding time. The ratio of biomass and water used is 1: 4 weighing 200

grams. Hydrothermal research was doing at the Laboratory of biomass of

Janabadra University, Yogyakarta. The results then tested on calorific value and

proximate Analysis at PAU laboratory in the Gajah Mada University. The results

showed the best calorific value is 4521,5989 cal / gr at 220°C and 60 minutes

holding time . then for the best result proximate analysis on variation 220°C and

holding time 60 minutes include a. water content of 3.7079%, b. Volatile matter of

55.3766%, c. Ash content of 2.8092%, d. Carbon content of 38.3295%. The results

of the study were comparable with the standard of bio briquette of the Ministry of

Energy and Mineral Resources (KESDM). The standard set by KESDM shows that

the calorific value should be >4400 (cal / gr), ash content <5%, water content

<15%, volatile matter and carbon content in accordance with the raw material. In

Hydrothermal Research variation 220°C and holding time 60 minutes shows results

that do not exceed the threshold set by KESDM so it is feasible to be in mass

production Keywords: palm stem waste, solid fuel, Hydrothermal Technology.

  

MOTTO

  Man Jadda Wa Jada (Siapa yang bersungguh-sungguh akan berhasil)

  “Memenangkan Royal Rumble adalah suatu prestasi yang besar” (John Cena)

  “Hidup seperti gunung, selalu lebih jauh, lebih tinggi, dan lebih sulit dari yang terlihat. Maka mulai berjalanlah karena setiap puncak yang kalian datangi akan mengajarkan sesuatu”

  (Sir Martin Convay) “you are the captain on your own ship of happiness, if you can’t take the wheel someone else will”

  (CnDL) “semua orang memiliki waktunya masing-masing, tidak ada yang terlalu cepat ataupun lambat.saat orang lain terlihat berhasil lebih dahulu daripada kita mereka mendapatkan waktu mereka, jangan menyalahkan diri sendiri dan percaya waktu kita akan datang pada saat dan keadaan yang tepat untuk kita.”

  (CnDL) “Rumah bukannya tempat, rumah adalah keluarga”

  (Agung Febryanto)

  

PERSEMBAHAN

  Puji syukur senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT, atas rahmat dan hidayahnya peneliti dapat menyelesaikan skripsinya dan InsyaAllah berguna bagi masyarakat.

   Ayah Tercinta “ terimakasih telah menjadi sosok panutan dan guru bagi penulis, sosok yang mengajarkan pentingnya mengucapkan terimakasih dan sosok yang memberi tahu bagaimana menjadi seorang pria dihadapan berbagai masalah yang ada.

  Semoga Ayah tenang di sisi Allah SWT, amiin. ” Ibu dan adik

  “Terimakasih telah membimbing dan menguatkan anakmu sehingga dapat menjadi seperti sekarang. Tetap menjadi ibu terbaik dan adik terbaik untuk peneliti, i love you more than word can say

  ”

Dosen pembimbing

  Terimakasih kepada bapak Dr. Eng. Nugroho Agung Pambudi, M.Eng dan bapak Budi Harjanto, S.T., M.Eng selaku dosen pembimbing skripsi yang telah membantu dan membimbing baik materi maupun moral sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Terimakasih kepada bapak Dr. Eng. Mochamad Syamsiro, S.T., M.T selaku dosen pembimbing di Universitas Janabadra Yogyakarta.

Tim Skripsi Hydrothermal

  Terimakasih kepada Aji Nugroho dan Ridho Alfan Firdaus yang telah menjadi partner skripsi dan penelitian yang terbaik.

  Sahabatku “Terimakasih kepada orang orang yang telah mendukung penulis selama ini, tetap menjadi sahabat terbaik .”

  Pejuang Skripsi PTM 2014 “Terimakasih telah menjadi keluarga dan teman yang berarti selama 4 tahun ini, jalan kita masih panjang semoga silahturahmi selalu terjalin

  .” Almamaterku Segala puja dan puji senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayat-Nya. Atas kehendak-Nya peneliti dapat menyelesaikan skripsi dengan judul

  ” STUDI EKSPERIMENTAL KOMPOSISI

BAHAN BAKAR PADAT DARI LIMBAH BATANG AREN (ARENGA

PINNATA MERR) DENGAN TEKNOLOGI HYDROTHERMAL .

  ”

  Skripsi ini disusun untuk memenuhi bagian persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, bantuan, dan arahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti mengucapkan terima kasih kepada: 1.

  Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  2. Dr. Suharno, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  3. Dr. Eng. Nugroho Agung Pambudi, M. Eng selaku Pembimbing I, yang selalu memberikan bimbingan dalam penyusunan skripsi. 4. selaku Pembimbing II, yang selalu memberikan

  Budi Harjanto, ST, M.Eng pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

  5. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

  Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan kemampuan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan pengembangan ilmu sains kedepannya.

  Surakarta, Juli 2018 Penulis

  

DAFTAR ISI

  Halaman HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................ ii HALAMAN PENGAJUAN ............................................................................... iii HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... iv HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. v HALAMAN ABSTRAK ..................................................................................... vi HALAMAN ABSTRACT .................................................................................... vii HALAMAN MOTTO ......................................................................................... viii HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ ix KATA PENGANTAR ....................................................................................... x DAFTAR ISI ....................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xv

  BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1 B. Identfikasi Masalah ................................................................................. 4 C. Pembatasan Masalah ................................................................................ 4 D. Perumusan Masalah ................................................................................ 5 E. Tujuan Penelitian .................................................................................... 5 F. Manfaat Penelitian .................................................................................. 5 BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR DAN HIPOTESIS A. Kajian Pustaka ....................................................................................... 7 B. Kerangka Berpikir ................................................................................. 12 C. Hipotesis ................................................................................................ 13 BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 14 B. Desain Penelitian .................................................................................. 15

  C.

  Teknik Pengumpulan Data .................................................................... 16 D. Teknik Analisis Data .............................................................................. 22 E. Prosedur Penelitian ................................................................................ 23

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ....................................................................................... 30 B. Pembahasan ............................................................................................ 36 BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, SARAN A. Simpulan ................................................................................................. 44 B. Implikasi ................................................................................................. 44 C. Saran ....................................................................................................... 45 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 46 LAMPIRAN . ........................................................................................................ 48

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar Halaman

  2.1. Pohon Aren . .................................................................................................. 8

  2.2. Limbah Aren di Bantaran Sungai .................................................................. 10

  2.3. Komponen Mesin Hydrothermal .................................................................. 10

  3.1. Skema Hydrothermal .................................................................................... 15

  3.2. Limbah Batang Aren (arenga pinnata merr) ................................................ 20

  3.3. Mesin Hydrothermal ..................................................................................... 20

  3.4. Oven ............................................................................................................... 21

  3.5. Timbangan elektrik ........................................................................................ 21

  3.6. Bomb Calorimeter ......................................................................................... 22

  3.7. Furnace .......................................................................................................... 22

  3.8. Diagram Alir Penelitian ................................................................................. 23

  4.1. Hasil Hydrothermal Variasi Suhu 160°C Waktu Tunggu 30 Menit ........... 31

  4.2 Hasil Hydrothermal Variasi Suhu 160°C Waktu Tunggu 60 Menit ............ 32

  4.3 Hasil Hydrothermal Variasi Suhu 220°C Waktu Tunggu 30 Menit ............ 33

  4.4. Hasil Hydrothermal Variasi Suhu 220°C Waktu Tunggu 60 Menit ............ 33

  4.5. Efek Hydrothermal pada tren nilai kalor .................................................... 37

  4.6 Efek Hydrothermal pada tren kadar air ........................................................ 38

  4.7 Efek Hydrothermal pada tren kadar volatil .................................................. 39

  4.8 Efek Hydrothermal pada tren kadar abu ...................................................... 40

  4.9 Efek Hydrothermal pada tren nilai karbon................................................... 41

  

DAFTAR TABEL

  Tabel Halaman

  2.1. Klasifikasi Batubara Menurut World Energy Council .................................. 7

  2.2. Komposisi Kimia Serat Limbah Aren. .......................................................... 9

  3.1. Data Yang di Perlukan . ............................................................................... 17

  4.1. Data Variasi Suhu 160°C Waktu Tunggu 30 Menit ..................................... 31

  4.2 Data Variasi Suhu 160°C Waktu Tunggu 60 Menit ..................................... 31

  4.3 Data Variasi Suhu 220°C Waktu Tunggu 30 Menit ..................................... 32

  4.4. Data Variasi Suhu 220°C Waktu Tunggu 60 Menit ..................................... 33

  4.5. Nilai Kalor .................................................................................................... 34

  4.6. Kadar Air.. .................................................................................................... 34

  4.7. Kadar Volatil ................................................................................................ 35

  4.8. Kadar Abu .................................................................................................... 35

  4.9. Kadar Karbon Terikat .................................................................................. 36

  4.10. Perbandingan Hasil Hydrothermal Terhadap Standar Kualitas Briket Bio Batubara Pada Peraturan Menteri energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia ...................................................................................................... 42