Pengaruh Variasi Perbandingan Tempurung Kelapa dan Eceng Gondok serta Variasi Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik Briket
PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN
TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK
SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK BRIKET
SKRIPSI
Oleh
FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI
130425014
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN
TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK
SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK BRIKET
SKRIPSI
Oleh
FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI
130425014
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2016
6
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN
ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK BRIKET
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya
sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai aturan yang berlaku.
Medan, Februari 2016
Firman Abednego Sarwedi Sibarani
NIM 130425014
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan
ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Perbandingan Tempurung
Kelapa dan Eceng Gondok serta Variasi Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik
Briket”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Politeknik
Teknologi Kimia Industri. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai briket yang
dibuat dari eceng gondok dan tempurung kelapa dengan menggunakan perekat
tapioka untuk menghasilkan karakteristik briket yang terbaik serta meningkatkan
nilai ekonomi eceng gondok dan tempurung kelapa untuk dimanfaatkan sebagai
salah satu sumber energi alternatif.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan
sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2. Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT dan bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang
membangun dalam penulisan skripsi ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator penelitian.
4. Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena
itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan.
Medan,
Februari 2016
Penulis
Firman Abednego S Sibarani
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada Orang tua penulis
yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dalam proses
pengerjaan skripsi ini dan seluruh kegiatan akademis. Dedikasi ini di tujukan juga
untuk keluarga yaitu kepada kedua orang tua penulis yang selalu mendukung dan
memberi motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Kepada
teman-teman teknik kimia ekstensi stambuk 2013 yang telah memberikan saran
dan dukungan, kepada pacar yang selalu memberikan motivasi dan dukungan
demi kelancaran penulisan skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Firman Abednego Sarwedi Sibarani
NIM : 130425014
Tempat/tgl lahir : Sei Putih, 03 Oktober 1992
Nama orang tua : V. Sibarani
Alamat orang tua :
Perumahan Pondok Melati, Dusun II Sei Putih
Asal Sekolah:
SD Negeri 101972 Kotangan tahun 1998-2004
SMP Swasta YPAK Galang tahun 2004-2007
SMA Methodist Lubuk Pakam tahun 2007-2010
Pendidikan Teknologi Kimia Industri 2010-2013
Pengalaman Organisasi :
PERKANTAS Medan periode 2010-2013
PEMA PTKI periode 2012-2013
Artikel yang telah dipublikasikan:
Pengaruh
Konsentrasi
Basa Organik
(Biji
Alpukat) Terhadap
Penurunan Kadar ALB Pada CPO.
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Ketersediaan sumber energi tak terbarukan yang mulai terbatas menjadi
masalah yang cukup serius bagi masyarakat. Untuk itu perlu diupayakan
penggunaan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui diantaranya berasal
dari biomassa. Salah satu bahan bakar yang berasal dari biomassa adalah briket.
Pada penelitian ini biomassa yang digunakan adalah eceng gondok dan
tempurung kelapa. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan briket dengan nilai
kalor tertinggi dan untuk mendapatkan briket dengan kualitas yang baik dari
variasi ukuran partikel dan variasi ukuran berat antara eceng gondok dan
tempurung kelapa. Perbandingan antara eceng gondok dan tempurung kelapa
pada penelitian ini adalah 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 dengan variasi ukuran partikel
sebesar 10 mesh, 42 mesh, dan 60 mesh serta menggunakan perekat tapioka 10%
dari berat bahan baku. Hasil pengukuran pada penelitian ini dibandingkan
dengan parameter mutu berdasarkan SNI, standar Jepang, Inggris, dan Amerika.
Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa komposisi briket yang terbaik diperoleh
pada campuran eceng gondok dan tempurung kelapa pada perbandingan 1:4
dengan ukuran partikel 60 mesh yaitu dengan nilai kalor tertinggi sebesar
6.851,3311 kal/gr, kadar abu terendah 8,1918%, kadar air terendah 1,0140%,
kadar zat menguap 13,7890%, nilai kerapatan 0,9836 gr/cm3, laju pembakaran
2,9x10-3 gr/detik dan kuat tekan 11,3234 kg/cm2. Hasil ini telah memenuhi SNI,
standar Jepang, Inggris, dan Amerika, sedangkan untuk kuat tekan briket hanya
memenuhi standar Inggris.
Kata kunci: briket, eceng gondok, tempurung kelapa, tapioka, ukuran partikel
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The availability of unrenewable energy sources is limited, that become a
serious problems to community. It is necessary to use alternative sources of
renewable energy from biomass. One of fuel derived from biomass is briquette. In
this research the biomass use water hyacinth and coconut shell. The purpose of
this study is to get briquettes with high calorific value and to obtain briquettes
with good quality of variations in particle size and size variation in weight
between hyacinth and coconut shell. Comparison between hyacinth and coconut
shell in this study is 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4 with variations in particle size of 10 mesh,
42 mesh and 60 mesh, and using an adhesive tapioca 10% of the weight of raw
material. The ratios of water hyacinth and coconut shell in this research are such
as 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 with variation of 5%, 10%, and 15% of the raw materials.
The results of measurement in this research was compared to the quality
parameters such as SNI, Japan standard, British, and America. From this research
are known that the ideal composition of briquette obtained in a mixture of water
hyacinth and coconut shell at a ratio of 1:4 with particle size 60 mesh such as with
the highest calorific value of 6.851,3311 cal/g, the lowest ash content of 8,1918%,
1,0140% low water levels, levels of substance evaporates 13,7890%, the value of
density 0.9836 g/cm3, the firing rate 2,9x10 -3 g/sec and the compressive strength
11,3234 kg/cm2. The results are in accordance SNI, Japan standard, British, and
America, while the compression pressure of briquette only accordance British
standard.
Keywords: briquette, water hyacinth, coconut shell, tapioca, particle size
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
PRAKATA
DEDIKASI
iii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
iv
ABSTRAK
v
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR TABEL
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
BABI PENDAHULUAN
1
1.1
LATAR BELAKANG
1
1.2
PERUMUSAN MASALAH
3
1.3
TUJUAN PENELITIAN
3
1.4
MANFAAT PENELITIAN
4
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
6
ENERGI TERBARUKAN
6
2.1.1 Karakteristik Energi Terbarukan
6
2.1.2 Keunggulan Energi Terbarukan
7
2.2
BIOMASSA
7
2.3
BIOARANG DAN BRIKET BIOARANG
8
2.3.1 Bioarang
8
2.3.2 Briket Bioarang
9
2.3.2.1 Proses Pembuatan Briket
10
2.3.2.2 Parameter Kualitas Briket
11
2.4
TANAMAN ECENG GONDOK
12
2.5
TEMPURUNG KELAPA
14
2.6
PROSES KARBONISASI
16
2.7
BAHAN PEREKAT
17
ix
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
20
3.1
LOKASI PENELITIAN
20
3.2
BAHAN DAN PERALATAN
20
3.2.1 Bahan
20
3.2.2 Peralatan
20
3.3
RANCANGAN PENELITIAN
21
3.4
PROSEDUR PERCOBAAN
21
3.4.1 Prosedur Pembuatan Arang
21
3.4.2 Prosedur Pembuatan Briket Arang
22
3.4.3 Prosedur Analisa Proksimat
22
3.5
3.6
3.4.3.1 Pengujian Nilai Kalor
22
3.4.3.2 Pengujian Kadar Abu
23
3.4.3.3 Pengujian Kadar Air
24
3.4.3.4 Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap
24
3.4.4 Prosedur Pengujian Kerapatan
24
3.4.5 Prosedur Pengujian Kekuatan Tekan
25
3.4.6 Prosedur Analisa Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
25
FLOWCHART PERCOBAAN
26
3.5.1 Flowchart Pembuatan Arang
26
3.5.2 Flowchart Pembuatan Briket Arang
26
3.5.3 Flowchart Analisa Proksimat
27
3.5.3.1 Flowchart Pengujian Nilai Kalor
27
3.5.3.2 Flowchart Pengujian Kadar Abu
29
3.5.3.3 Flowchart Pengujian Kadar Air
30
3.5.3.4 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap
31
3.5.4 Flowchart Pengujian Kerapatan Briket
32
3.5.5 Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan
32
3.5.6 Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
33
FLOWCHART PENELITIAN
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
35
4.1
BRIKET YANG DIPEROLEH
35
4.2
NILAI KALOR
36
x
Universitas Sumatera Utara
4.3
KADAR ABU
37
4.4
KADAR AIR
39
4.5
KADAR ZAT MENGUAP
41
4.6
KERAPATAN BRIKET (DENSITAS)
42
4.7
KEKUATAN TEKAN
44
4.8
LAJU PEMBAKARAN
46
4.9
ANALISIS EKONOMI
47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
50
5.1
KESIMPULAN
50
5.2
SARAN
51
DAFTAR PUSTAKA
52
LAMPIRAN
55
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Tipe-tipe Biomassa
7
Gambar 2.2
Briket Bioarang
9
Gambar 2.3
Eceng Gondok
12
Gambar 2.4
Tempurung Kelapa
14
Gambar 2.5
Tepung Kanji/tapioca
18
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Arang
26
Gambar 3.2
Flowchart Pembuatan Briket Arang
27
Gambar 3.3
Flowchart Pengujian Nilai Kalor
29
Gambar 3.4
Flowchart Pengujian Kadar Abu
30
Gambar 3.5
Flowchart Pengujian Kadar Air
31
Gambar 3.6
Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap
31
Gambar 3.7
Flowchart Pengujian Kerapatan Briket
32
Gambar 3.8
Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan
32
Gambar 3.9
Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
33
Gambar 3.10
Flowchart Penelitian
34
Gambar 4.1
Briket Hasil Penelitian
35
Gambar 4.2
Nilai Kalor
36
Gambar 4.3
Nilai Kadar Abu
38
Gambar 4.4
Nilai Kadar Air
40
Gambar 4.5
Nilai Kadar Zat Menguap
41
Gambar 4.6
Nilai Kerapatan (Densitas) Briket
43
Gambar 4.7
Nilai Kuat Tekan Pada Briket
44
Gambar 4.8
Nilai Laju Pembakaran
46
Gambar L3.1
Eceng Gondok Yang Telah Dikeringkan
63
Gambar L3.2
Tempurung Kelapa Yang Telah Dikeringkan
63
Gambar L3.3
Eceng Gondok Hasil Karonisasi
63
Gambar L3.4
Tempurung Kelapa Hasil Karbonisasi
63
Gambar L3.5
Penggilingan Tempurung Kelapa
64
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar L3.6
Screening Dengan Vibrator
64
Gambar L3.7
Arang Hasil Ayakan
64
Gambar L3.8
Perekat Tapioka
65
Gambar L3.9
Pencampuran Arang Dengan Perekat
65
Gambar L3.10 Pencetakan Briket
65
Gambar L3.11 Pengempaan Briket
65
Gambar L3.12 Pengeringan Briket
66
Gambar L3.13 Briket Yang Diperoleh
66
Gambar L3.14 Bomb Calorimeter
66
Gambar L3.15 Penimbangan Sampel
67
Gambar L3.16 Pemanasan Dengan Furnace
67
Gambar L3.17 Pendinginan Dalam Desikator
67
Gambar L3.18 Penimbangan Sampel Setelah Dipanaskan
67
Gambar L3.19 Penimbangan Sampel
68
Gambar L3.20 Pemanasan di Oven
68
Gambar L3.21 Pendinginan Dalam Desikator
68
Gambar L3.22 Penimbangan Sampel yang Telah Dikeringkan
68
Gambar L3.23 Penimbangan Sampel
69
Gambar L3.24 Pemanasan Pada Furnace
69
Gambar L3.25 Pendinginan Dalam Desikator
69
Gambar L3.26 Penimbangan sampel Setelah Dipanaskan
69
Gambar L3.27 Penimbangan Briket
70
Gambar L3.28 Pengukuran Dimensi
70
Gambar L3.29 Penimbangan Sampel
70
Gambar L3.30 Pembakaran Briket
70
Gambar L3.31 Penekanan Briket
71
Gambar L3.32 Hasil Penekanan
71
Gambar L4.1
Furnace
72
Gambar L4.2
Hammer Mill
72
Gambar L4.3
Screening
73
Gambar L4.4
Neraca Analitis
73
Gambar L4.5
Tensile Test
74
xiii
Universitas Sumatera Utara
Gambar L4.6
Oven
74
Gambar L4.7
Bomb Calorimeter
75
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1
Variasi Ukuran Partikel dengan Rasio Perbandingan Bahan Baku
Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa
5
Table 2.1
Standar Mutu Briket Arang Menurut SNI dan Beberapa Negara
12
Table 2.2
Kandungan Tanaman Eceng Gondok
13
Tabel 2.3
Komposisi Kimia Tempurung Kelapa
15
Tabel 2.4
Perbandingan Sifat Antara Tempurung Kelapa dan Arangnya
16
Table 2.5
Kompisisi Kimia Pati
19
Tabel 3.1
Rancangan Penelitian
21
Tabel 4.1
Perhitungan Biaya Bahan Baku
47
Tabel 4.2
Waktu Karbonisasi
48
Tabel 4.3
Perhitungan Kebutuhan Listrik
48
Tabel 4.4
Perbandingan Bahan Bakar
49
Tabel L1.1 Data Pengamatan Nilai Kalor
55
Tabel L1.2 Data Pengamatan Nilai Kadar Abu
55
Tabel L1.3 Data Pengamatan Nilai Kadar Air
56
Tabel L1.4 Data Pengamatan Nilai Kadar Zat Menguap
56
Tabel L1.5 Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket
57
Tabel L1.6 Data Pengamatan Kuat Tekan
57
Tabel L1.7 Data Pengamatan Laju Pembakaran
58
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1
LAMPIRAN 2
LAMPIRAN 3
DATA PENGAMATAN HASIL PENELITIAN
55
L1.1
Data Pengamatan Nilai Kalor
55
L1.2
Data Pengamatan Kadar Abu
55
L1.3
Data Pengamatan Kadar Air
56
L1.4
Data Pengamatan Kadar Zat Menguap
56
L1.5
Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket
57
L1.6
Data Pengamatan Nilai Kuat Tekan
57
L1.7
Data Pengamatan Laju Pembakaran
58
CONTOH PERHITUNGAN
59
L2.1
Perhitungan Kadar Abu
59
L2.2
Perhitungan Kadar Air
59
L2.3
Perhitungan Kadar Zat Menguap
60
L2.4
Perhitungan Kerapatan Pada Briket
61
L2.5
Perhitungan Kuat Tekan
61
L2.6
Perhitungan Laju Pembakaran
62
GAMBAR PENELITIAN
63
L3.1
Penyiapan Dan Karbonisasi Bahan Baku
63
L3.2
Pembuatan Briket
65
L3.3
Analisis Karakteristik Kualitas Briket
66
L3.3.1 Pengujian Nilai Kalor
66
L3.3.2 Pengujian Kadar Abu
67
L3.3.3 Pengujian Kadar Kadar Air
68
L3.3.4 Pengujian Kadar Zat Menguap
69
L3.3.5 Pengujian Kerapatan
70
L3.3.6 Pengujian Laju Pembakaran
70
L3.3.7 Pengujian Kuat Tekan
71
xvi
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN 4
SPESIFIKASI PERALATAN
72
L4.1
Furnace
72
L4.2
Hammer Mill
72
L4.3
Screening
73
L4.4
Neraca Analitis
73
L4.5
Tensile Test
74
L4.6
Oven
74
L4.7
Bomb Calorimeter
75
xvii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
pH
Power of Hdrogen
PTKI
Politeknik Teknologi Kimia Industri
SNI
Standar Nasional Indonesia
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
KETERANGAN
DIMENSI
A
Berat Abu
gram
B
Berat Sampel
EG
Eceng Gondok
gram
F
Gaya
kgf
m
Massa Briket
gram
P
Tekanan
kg/cm2
r
Jari-jari
cm
t
Tinggi Briket
cm
TK
Tempurung Kelapa
Vtot
Volume Total
cm3
W0
Berat Sampel Awal
gram
W1
Berat Sampel Setelah Pemanasan
gram
%
Persen
Π
Pi
xix
Universitas Sumatera Utara
TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK
SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK BRIKET
SKRIPSI
Oleh
FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI
130425014
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN
TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK
SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK BRIKET
SKRIPSI
Oleh
FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI
130425014
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2016
6
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN
ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK BRIKET
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya
sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai aturan yang berlaku.
Medan, Februari 2016
Firman Abednego Sarwedi Sibarani
NIM 130425014
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan
ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Perbandingan Tempurung
Kelapa dan Eceng Gondok serta Variasi Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik
Briket”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Politeknik
Teknologi Kimia Industri. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai briket yang
dibuat dari eceng gondok dan tempurung kelapa dengan menggunakan perekat
tapioka untuk menghasilkan karakteristik briket yang terbaik serta meningkatkan
nilai ekonomi eceng gondok dan tempurung kelapa untuk dimanfaatkan sebagai
salah satu sumber energi alternatif.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia
meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan
sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.
2. Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT dan bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D
selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang
membangun dalam penulisan skripsi ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator penelitian.
4. Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena
itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan.
Medan,
Februari 2016
Penulis
Firman Abednego S Sibarani
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada Orang tua penulis
yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dalam proses
pengerjaan skripsi ini dan seluruh kegiatan akademis. Dedikasi ini di tujukan juga
untuk keluarga yaitu kepada kedua orang tua penulis yang selalu mendukung dan
memberi motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Kepada
teman-teman teknik kimia ekstensi stambuk 2013 yang telah memberikan saran
dan dukungan, kepada pacar yang selalu memberikan motivasi dan dukungan
demi kelancaran penulisan skripsi ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Firman Abednego Sarwedi Sibarani
NIM : 130425014
Tempat/tgl lahir : Sei Putih, 03 Oktober 1992
Nama orang tua : V. Sibarani
Alamat orang tua :
Perumahan Pondok Melati, Dusun II Sei Putih
Asal Sekolah:
SD Negeri 101972 Kotangan tahun 1998-2004
SMP Swasta YPAK Galang tahun 2004-2007
SMA Methodist Lubuk Pakam tahun 2007-2010
Pendidikan Teknologi Kimia Industri 2010-2013
Pengalaman Organisasi :
PERKANTAS Medan periode 2010-2013
PEMA PTKI periode 2012-2013
Artikel yang telah dipublikasikan:
Pengaruh
Konsentrasi
Basa Organik
(Biji
Alpukat) Terhadap
Penurunan Kadar ALB Pada CPO.
vi
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Ketersediaan sumber energi tak terbarukan yang mulai terbatas menjadi
masalah yang cukup serius bagi masyarakat. Untuk itu perlu diupayakan
penggunaan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui diantaranya berasal
dari biomassa. Salah satu bahan bakar yang berasal dari biomassa adalah briket.
Pada penelitian ini biomassa yang digunakan adalah eceng gondok dan
tempurung kelapa. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan briket dengan nilai
kalor tertinggi dan untuk mendapatkan briket dengan kualitas yang baik dari
variasi ukuran partikel dan variasi ukuran berat antara eceng gondok dan
tempurung kelapa. Perbandingan antara eceng gondok dan tempurung kelapa
pada penelitian ini adalah 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 dengan variasi ukuran partikel
sebesar 10 mesh, 42 mesh, dan 60 mesh serta menggunakan perekat tapioka 10%
dari berat bahan baku. Hasil pengukuran pada penelitian ini dibandingkan
dengan parameter mutu berdasarkan SNI, standar Jepang, Inggris, dan Amerika.
Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa komposisi briket yang terbaik diperoleh
pada campuran eceng gondok dan tempurung kelapa pada perbandingan 1:4
dengan ukuran partikel 60 mesh yaitu dengan nilai kalor tertinggi sebesar
6.851,3311 kal/gr, kadar abu terendah 8,1918%, kadar air terendah 1,0140%,
kadar zat menguap 13,7890%, nilai kerapatan 0,9836 gr/cm3, laju pembakaran
2,9x10-3 gr/detik dan kuat tekan 11,3234 kg/cm2. Hasil ini telah memenuhi SNI,
standar Jepang, Inggris, dan Amerika, sedangkan untuk kuat tekan briket hanya
memenuhi standar Inggris.
Kata kunci: briket, eceng gondok, tempurung kelapa, tapioka, ukuran partikel
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The availability of unrenewable energy sources is limited, that become a
serious problems to community. It is necessary to use alternative sources of
renewable energy from biomass. One of fuel derived from biomass is briquette. In
this research the biomass use water hyacinth and coconut shell. The purpose of
this study is to get briquettes with high calorific value and to obtain briquettes
with good quality of variations in particle size and size variation in weight
between hyacinth and coconut shell. Comparison between hyacinth and coconut
shell in this study is 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4 with variations in particle size of 10 mesh,
42 mesh and 60 mesh, and using an adhesive tapioca 10% of the weight of raw
material. The ratios of water hyacinth and coconut shell in this research are such
as 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 with variation of 5%, 10%, and 15% of the raw materials.
The results of measurement in this research was compared to the quality
parameters such as SNI, Japan standard, British, and America. From this research
are known that the ideal composition of briquette obtained in a mixture of water
hyacinth and coconut shell at a ratio of 1:4 with particle size 60 mesh such as with
the highest calorific value of 6.851,3311 cal/g, the lowest ash content of 8,1918%,
1,0140% low water levels, levels of substance evaporates 13,7890%, the value of
density 0.9836 g/cm3, the firing rate 2,9x10 -3 g/sec and the compressive strength
11,3234 kg/cm2. The results are in accordance SNI, Japan standard, British, and
America, while the compression pressure of briquette only accordance British
standard.
Keywords: briquette, water hyacinth, coconut shell, tapioca, particle size
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
i
PRAKATA
DEDIKASI
iii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
iv
ABSTRAK
v
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR TABEL
xii
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
BABI PENDAHULUAN
1
1.1
LATAR BELAKANG
1
1.2
PERUMUSAN MASALAH
3
1.3
TUJUAN PENELITIAN
3
1.4
MANFAAT PENELITIAN
4
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
6
ENERGI TERBARUKAN
6
2.1.1 Karakteristik Energi Terbarukan
6
2.1.2 Keunggulan Energi Terbarukan
7
2.2
BIOMASSA
7
2.3
BIOARANG DAN BRIKET BIOARANG
8
2.3.1 Bioarang
8
2.3.2 Briket Bioarang
9
2.3.2.1 Proses Pembuatan Briket
10
2.3.2.2 Parameter Kualitas Briket
11
2.4
TANAMAN ECENG GONDOK
12
2.5
TEMPURUNG KELAPA
14
2.6
PROSES KARBONISASI
16
2.7
BAHAN PEREKAT
17
ix
Universitas Sumatera Utara
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
20
3.1
LOKASI PENELITIAN
20
3.2
BAHAN DAN PERALATAN
20
3.2.1 Bahan
20
3.2.2 Peralatan
20
3.3
RANCANGAN PENELITIAN
21
3.4
PROSEDUR PERCOBAAN
21
3.4.1 Prosedur Pembuatan Arang
21
3.4.2 Prosedur Pembuatan Briket Arang
22
3.4.3 Prosedur Analisa Proksimat
22
3.5
3.6
3.4.3.1 Pengujian Nilai Kalor
22
3.4.3.2 Pengujian Kadar Abu
23
3.4.3.3 Pengujian Kadar Air
24
3.4.3.4 Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap
24
3.4.4 Prosedur Pengujian Kerapatan
24
3.4.5 Prosedur Pengujian Kekuatan Tekan
25
3.4.6 Prosedur Analisa Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
25
FLOWCHART PERCOBAAN
26
3.5.1 Flowchart Pembuatan Arang
26
3.5.2 Flowchart Pembuatan Briket Arang
26
3.5.3 Flowchart Analisa Proksimat
27
3.5.3.1 Flowchart Pengujian Nilai Kalor
27
3.5.3.2 Flowchart Pengujian Kadar Abu
29
3.5.3.3 Flowchart Pengujian Kadar Air
30
3.5.3.4 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap
31
3.5.4 Flowchart Pengujian Kerapatan Briket
32
3.5.5 Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan
32
3.5.6 Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
33
FLOWCHART PENELITIAN
34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
35
4.1
BRIKET YANG DIPEROLEH
35
4.2
NILAI KALOR
36
x
Universitas Sumatera Utara
4.3
KADAR ABU
37
4.4
KADAR AIR
39
4.5
KADAR ZAT MENGUAP
41
4.6
KERAPATAN BRIKET (DENSITAS)
42
4.7
KEKUATAN TEKAN
44
4.8
LAJU PEMBAKARAN
46
4.9
ANALISIS EKONOMI
47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
50
5.1
KESIMPULAN
50
5.2
SARAN
51
DAFTAR PUSTAKA
52
LAMPIRAN
55
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Tipe-tipe Biomassa
7
Gambar 2.2
Briket Bioarang
9
Gambar 2.3
Eceng Gondok
12
Gambar 2.4
Tempurung Kelapa
14
Gambar 2.5
Tepung Kanji/tapioca
18
Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Arang
26
Gambar 3.2
Flowchart Pembuatan Briket Arang
27
Gambar 3.3
Flowchart Pengujian Nilai Kalor
29
Gambar 3.4
Flowchart Pengujian Kadar Abu
30
Gambar 3.5
Flowchart Pengujian Kadar Air
31
Gambar 3.6
Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap
31
Gambar 3.7
Flowchart Pengujian Kerapatan Briket
32
Gambar 3.8
Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan
32
Gambar 3.9
Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran
33
Gambar 3.10
Flowchart Penelitian
34
Gambar 4.1
Briket Hasil Penelitian
35
Gambar 4.2
Nilai Kalor
36
Gambar 4.3
Nilai Kadar Abu
38
Gambar 4.4
Nilai Kadar Air
40
Gambar 4.5
Nilai Kadar Zat Menguap
41
Gambar 4.6
Nilai Kerapatan (Densitas) Briket
43
Gambar 4.7
Nilai Kuat Tekan Pada Briket
44
Gambar 4.8
Nilai Laju Pembakaran
46
Gambar L3.1
Eceng Gondok Yang Telah Dikeringkan
63
Gambar L3.2
Tempurung Kelapa Yang Telah Dikeringkan
63
Gambar L3.3
Eceng Gondok Hasil Karonisasi
63
Gambar L3.4
Tempurung Kelapa Hasil Karbonisasi
63
Gambar L3.5
Penggilingan Tempurung Kelapa
64
xii
Universitas Sumatera Utara
Gambar L3.6
Screening Dengan Vibrator
64
Gambar L3.7
Arang Hasil Ayakan
64
Gambar L3.8
Perekat Tapioka
65
Gambar L3.9
Pencampuran Arang Dengan Perekat
65
Gambar L3.10 Pencetakan Briket
65
Gambar L3.11 Pengempaan Briket
65
Gambar L3.12 Pengeringan Briket
66
Gambar L3.13 Briket Yang Diperoleh
66
Gambar L3.14 Bomb Calorimeter
66
Gambar L3.15 Penimbangan Sampel
67
Gambar L3.16 Pemanasan Dengan Furnace
67
Gambar L3.17 Pendinginan Dalam Desikator
67
Gambar L3.18 Penimbangan Sampel Setelah Dipanaskan
67
Gambar L3.19 Penimbangan Sampel
68
Gambar L3.20 Pemanasan di Oven
68
Gambar L3.21 Pendinginan Dalam Desikator
68
Gambar L3.22 Penimbangan Sampel yang Telah Dikeringkan
68
Gambar L3.23 Penimbangan Sampel
69
Gambar L3.24 Pemanasan Pada Furnace
69
Gambar L3.25 Pendinginan Dalam Desikator
69
Gambar L3.26 Penimbangan sampel Setelah Dipanaskan
69
Gambar L3.27 Penimbangan Briket
70
Gambar L3.28 Pengukuran Dimensi
70
Gambar L3.29 Penimbangan Sampel
70
Gambar L3.30 Pembakaran Briket
70
Gambar L3.31 Penekanan Briket
71
Gambar L3.32 Hasil Penekanan
71
Gambar L4.1
Furnace
72
Gambar L4.2
Hammer Mill
72
Gambar L4.3
Screening
73
Gambar L4.4
Neraca Analitis
73
Gambar L4.5
Tensile Test
74
xiii
Universitas Sumatera Utara
Gambar L4.6
Oven
74
Gambar L4.7
Bomb Calorimeter
75
xiv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1
Variasi Ukuran Partikel dengan Rasio Perbandingan Bahan Baku
Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa
5
Table 2.1
Standar Mutu Briket Arang Menurut SNI dan Beberapa Negara
12
Table 2.2
Kandungan Tanaman Eceng Gondok
13
Tabel 2.3
Komposisi Kimia Tempurung Kelapa
15
Tabel 2.4
Perbandingan Sifat Antara Tempurung Kelapa dan Arangnya
16
Table 2.5
Kompisisi Kimia Pati
19
Tabel 3.1
Rancangan Penelitian
21
Tabel 4.1
Perhitungan Biaya Bahan Baku
47
Tabel 4.2
Waktu Karbonisasi
48
Tabel 4.3
Perhitungan Kebutuhan Listrik
48
Tabel 4.4
Perbandingan Bahan Bakar
49
Tabel L1.1 Data Pengamatan Nilai Kalor
55
Tabel L1.2 Data Pengamatan Nilai Kadar Abu
55
Tabel L1.3 Data Pengamatan Nilai Kadar Air
56
Tabel L1.4 Data Pengamatan Nilai Kadar Zat Menguap
56
Tabel L1.5 Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket
57
Tabel L1.6 Data Pengamatan Kuat Tekan
57
Tabel L1.7 Data Pengamatan Laju Pembakaran
58
xv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1
LAMPIRAN 2
LAMPIRAN 3
DATA PENGAMATAN HASIL PENELITIAN
55
L1.1
Data Pengamatan Nilai Kalor
55
L1.2
Data Pengamatan Kadar Abu
55
L1.3
Data Pengamatan Kadar Air
56
L1.4
Data Pengamatan Kadar Zat Menguap
56
L1.5
Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket
57
L1.6
Data Pengamatan Nilai Kuat Tekan
57
L1.7
Data Pengamatan Laju Pembakaran
58
CONTOH PERHITUNGAN
59
L2.1
Perhitungan Kadar Abu
59
L2.2
Perhitungan Kadar Air
59
L2.3
Perhitungan Kadar Zat Menguap
60
L2.4
Perhitungan Kerapatan Pada Briket
61
L2.5
Perhitungan Kuat Tekan
61
L2.6
Perhitungan Laju Pembakaran
62
GAMBAR PENELITIAN
63
L3.1
Penyiapan Dan Karbonisasi Bahan Baku
63
L3.2
Pembuatan Briket
65
L3.3
Analisis Karakteristik Kualitas Briket
66
L3.3.1 Pengujian Nilai Kalor
66
L3.3.2 Pengujian Kadar Abu
67
L3.3.3 Pengujian Kadar Kadar Air
68
L3.3.4 Pengujian Kadar Zat Menguap
69
L3.3.5 Pengujian Kerapatan
70
L3.3.6 Pengujian Laju Pembakaran
70
L3.3.7 Pengujian Kuat Tekan
71
xvi
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN 4
SPESIFIKASI PERALATAN
72
L4.1
Furnace
72
L4.2
Hammer Mill
72
L4.3
Screening
73
L4.4
Neraca Analitis
73
L4.5
Tensile Test
74
L4.6
Oven
74
L4.7
Bomb Calorimeter
75
xvii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SINGKATAN
pH
Power of Hdrogen
PTKI
Politeknik Teknologi Kimia Industri
SNI
Standar Nasional Indonesia
xviii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
KETERANGAN
DIMENSI
A
Berat Abu
gram
B
Berat Sampel
EG
Eceng Gondok
gram
F
Gaya
kgf
m
Massa Briket
gram
P
Tekanan
kg/cm2
r
Jari-jari
cm
t
Tinggi Briket
cm
TK
Tempurung Kelapa
Vtot
Volume Total
cm3
W0
Berat Sampel Awal
gram
W1
Berat Sampel Setelah Pemanasan
gram
%
Persen
Π
Pi
xix
Universitas Sumatera Utara