UJI KUALITAS FISIK DAN UJI KINETIKA REAKSI BRIKET KAYU KALIMANTAN MERBAU DENGAN PENAMBAHAN JERAMI PADI

UJI KUALITAS FISIK DAN UJI KINETIKA REAKSI BRIKET KAYU KALIMANTAN MERBAU DENGAN PENAMBAHAN JERAMI PADI SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh: . NUZUL WAHYUDI .

NIM : I 0405007

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

PERSEMBAHAN

Karya ini dipersembahkan untuk:

Ayahanda, Dwijo Haryono

yang tak pernah bosan mengajak putra-putrinya untuk berdiskusi dan berdialog

Ibunda, Suharni

yang senantiasa mengajarkan mengenai keadilan dan kepedulian terhadap sesama

Nenek Ngadiyem

yang selalu bersemangat dalam hidupnya

Adik-adik penulis, Ayik Rusdiana dan Syamsiyatu Rohmah

yang telah memberi banyak inspirasi

Bapak Suyitno dan Bapak Tri Istanto

yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam pengerjaan tugas akhir ini

Orang-orang yang penulis cintai dalam hidup ini

MOTTO

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada

kemudahan” (Al-Insyirah :5-6)

“Maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan

yang lain” (Al-Insyirah : 7)

Tests on Physical Quality and Reaction Kinetic of Borneo-Merbau Wood Briquette with Additional of Rice Straw

Nuzul Wahyudi

Department of Mechanical Engineering, Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia email : sync_azul@yahoo.co.id

Abstract

This research was conducted to investigate the effect of rice straw addition on the physical properties of Borneo-merbau wood briquette. The briquettes which made from Borneo-merbau wood and rice straw were mixed with two variations of composition (weight percentage), i.e. 80% of Kalimantan-merbau wood added with 20% of rice straw and 60% of Kalimantan-merbau wood added with 40% of rice straw. Briquetting process was done by four briquetting

2 2 2 pressure, that were 400 kg/cm 2 , 600 kg/cm , 800 kg/cm , and 1000 kg/cm . Physical properties investigated from each composition of the briquettes were

initial density, relaxation density, relaxation, durability, axial compressive strength, and water resistance. The experimental result showed that the addition of rice straw could increase the axial compressive strength of Borneo-Merbau wood briquettes. The results in physical properties were used to determine the briquetting pressure that could produce optimum briquette for each composition. From the result showed that optimum briquettes were obtained on

briquetting pressure of 800 kg/cm 2 for each composition. The reaction kinetics testing was done on the optimum briquettes with two-different air velocities

which entering the reactor, that were 0.05 m/s and 2 m/s and at reactor temperature of 400 0

C. Combustion profile of each briquettes composition was

obtained from reaction kinetic testing. Activation energy and pre-exponential factor of the briquettes could also be obtained from the testing Activation energy values of 80% Borneo-Merbau wood with 20% rice straw briquette were 11.93 kJ/mol and 15.29 kJ/mol, for 2 m/s and 0.05 m/s air velocity, respectively. Activation energy of 60% Borneo-Merbau wood with 40% rice straw briquette was 10.00 kJ/mol and 13.96 kJ/mol.

Keywords: briquette, Borneo-Merbau wood, rice straw, density, activation energy

Uji Kualitas Fisik dan Kinetika Reaksi Briket Kayu Kalimantan Merbau dengan Penambahan Jerami Padi

Nuzul Wahyudi

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia email : sync_azul@yahoo.co.id

Abstrak

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan jerami padi pada sifat fisik briket kayu Kalimantan merbau. Briket campuran kayu kalimantan merbau dan jerami padi dibuat dengan dua variasi komposisi (persentase berat), yaitu 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi dan 60% kayu kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi. Proses pembriketan dilakukan dengan 4 variasi tekanan pembriketan, yaitu

2 2 2 400 kg/cm 2 , 600 kg/cm , 800 kg/cm , dan 1000 kg/cm . Sifat fisik yang diuji dari masing-masing komposisi briket adalah densitas awal dan densitas

relaksasi, relaksasi, ketahanan, kuat tekan aksial, serta ketahanan terhadap air. Hasil pengujian sifat fisik menunjukkan bahwa penambahan jerami padi mampu meningkatkan nilai kuat tekan aksial briket kayu kalimantan merbau. Hasil pengujian sifat-sifat fisik digunakan untuk menentukan tekanan pembriketan yang menghasilkan briket optimum untuk masing-masing komposisi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa briket optimum diperoleh

pada tekanan pembriketan 800 kg/cm 2 untuk masing-masing komposisi. Uji kinetika reaksi dilakukan terhadap briket-briket optimum dengan 2 variasi

kecepatan udara memasuki reaktor yaitu 0,05 m/s dan 2 m/s, pada temperatur reaktor 400 o

C. Profil pembakaran dari masing-masing komposisi briket telah

diperoleh melalui pengujian kinetika reaksi. Dari uji tersebut, diperoleh pula nilai energi aktivasi dan faktor pre-eksponensial briket campuran . Nilai energi aktivasi untuk briket 80% kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% jerami padi adalah 11,93 kJ/mol untuk variasi kecepatan udara 2 m/s dan 15,29 kJ/mol untuk kecepatan udara 0,05 m/s. Sedangkan untuk briket 60% kayu Kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi adalah 10,00 kJ/mol dan 13,96 kJ/mol.

Kata kunci: briket, kayu Kalimantan merbau, jerami padi, densitas, energi aktivasi.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi dengan judul ―Uji Kualitas Fisik dan Uji Kinetika Reaksi Briket Kayu Kalimantan Merbau dengan Penambahan Jerami Padi ‖. Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Skripsi ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama kepada:

1. Bapak Suyitno, S.T., M.T., Dr.Tech. selaku pembimbing pertama atas bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.

2. Bapak Tri Istanto, S.T., M.T., selaku pembimbing kedua yang telah turut serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis.

3. Bapak Dody Ariawan, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS Surakarta.

4. Bapak Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku pembimbing akademis yang telah berperan sebagai orang tua selama penulis melaksanakan studi di Universitas Sebelas Maret.

5. Seluruh pengajar, staf administrasi, dan laboran di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.

6. Ayah, Bunda, Nenek dan adik-adik penulis yang telah memberikan dorongan dan dukungan kepada penulis dalam menempuh pendidikan di Universitas Sebelas Maret.

7. Rekan penulis dalam mengerjakan tugas akhir mengenai briket biomassa, Zaki Alaydrus, atas bantuan dan kerjasamanya.

8. Teman-teman di Laboratorium Konversi Energi (Gama, Yusno, Topan, Indri, Dwi S., Ahmad, Tinneke, Teddy, Fendi, Thoha, dan Efril) yang telah menemani dalam pembuatan alat dan pengambilan data. Terima kasih yang tak terkira atas bantuan kalian semua.

9. Semua rekan di jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan bantuan dan semangat kepada penulis.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu pelaksanaan dan penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka penulis mengharap kritik dan saran dari berbagai pihak untuk kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua.

Surakarta, 26 Mei 2010

Penulis

BAB V PENUTUP

60

5.1. Kesimpulan ..............................................................................

61 Daftar Pustaka ..............................................................................................

5.2. Saran ........................................................................................

62 Lampiran ......................................................................................................

66

Gambar 4.16. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 60% kayu kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi pada kecepatan udara 0,05 m/s ...................................................

55 Gambar 4.17. Hubungan antara fraksi massa dan laju perubahan fraksi massa terhadap temperatur pada pembakaran briket 60% kayu kalimantan merbau yang ditambah 40% jerami padi pada kecepatan udara 2 m/s ........................................................

55 Gambar 4.18. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap (1/temperatur briket) pada pembakaran briket 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi dengan kecepatan udara 0,05 m/s .......................................

57 Gambar 4.18. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap (1/temperatur briket) pada pembakaran briket 80% kayu Kalimantan merbau ditambah 20% jerami padi dengan kecepatan udara 2 m/s ...........................................

57 Gambar 4.19. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap (1/temperatur briket) pada pembakaran briket 60% kayu Kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi dengan kecepatan udara 0,05 m/s .......................................

58 Gambar 4.20. Hubungan antara logaritma natural fungsi perubahan fraksi massa terhadap (1/temperatur briket) pada pembakaran briket 60% kayu Kalimantan merbau ditambah 40% jerami padi dengan kecepatan udara 2 m/s ............................................

58

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data uji relaksasi Lampiran 2. Data hasil uji densitas Lampiran 3. Data hasil uji durability Lampiran 4. Data pemilihan briket optimum Lampiran 5. Data uji kinetika reaksi pembakaran

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk yang terus meningkat di Indonesia menyebabkan pertambahan konsumsi energi di segala sektor kehidupan seperti transportasi, listrik, dan industri. Diperkirakan kebutuhan energi nasional akan meningkat dari 674 juta SBM (setara barel minyak) tahun 2002 menjadi 1680 juta SBM pada tahun 2020, meningkat sekitar 2,5 kali lipat atau naik dengan laju pertumbuhan rerata tahunan sebesar 5,2% (KNRT, 2006). Sedangkan cadangan energi nasional semakin menipis apabila tidak ditemukan cadangan energi baru. Sehingga perlu dilakukan berbagai terobosan untuk mencegah terjadinya krisis energi.

Dalam Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional dirumuskan bahwa perlu adanya peningkatan pemanfaatan sumber energi baru dan sumber energi terbarukan. Sasaran Kebijakan Energi Nasional adalah tercapainya elastisitas energi lebih kecil dari 1 pada tahun 2025 dan terwujudnya energy mix yang optimal meliputi penggunaan minyak bumi menjadi kurang dari 20% termasuk di dalamnya adalah energi baru dan terbarukan (termasuk biomasa) menjadi lebih dari 5%. Dimana elastisitas energi adalah pertumbuhan kebutuhan energi yang diperlukan untuk mencapai tingkat pertumbuhan ekonomi tertentu. Dalam Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan dan Konservasi Energi Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral yang dimaksud energi biomasa meliputi kayu, limbah pertanian/perkebunan/ hutan, komponen organik dari industri dan rumah tangga.

Salah satu energi terbarukan yang mempunyai potensi besar di Indonesia adalah biomasa. Pada penelitian ini dipilih material campuran serbuk gergajian kayu Kalimantan dan jerami padi. Pemilihan material serbuk gergajian kayu Kalimantan pada penelitian ini didasari karena limbah penggergajian kayu di lapangan kenyataannya saat ini masih jarang dimanfaatkan. Limbah penggergajian ini kadang hanya ditumpuk begitu saja untuk kemudian dibuang ke aliran sungai atau dibakar secara langsung, hal ini dapat menimbulkan masalah Salah satu energi terbarukan yang mempunyai potensi besar di Indonesia adalah biomasa. Pada penelitian ini dipilih material campuran serbuk gergajian kayu Kalimantan dan jerami padi. Pemilihan material serbuk gergajian kayu Kalimantan pada penelitian ini didasari karena limbah penggergajian kayu di lapangan kenyataannya saat ini masih jarang dimanfaatkan. Limbah penggergajian ini kadang hanya ditumpuk begitu saja untuk kemudian dibuang ke aliran sungai atau dibakar secara langsung, hal ini dapat menimbulkan masalah

(Direktorat Jenderal Bina Produksi tahun 2005). Sedangkan pemilihan material jerami padi pada penelitian ini didasari karena di Indonesia sendiri merupakan negara agraris yang mayoritas hasil pertaniannya berupa padi.

Moiorella (1985) menyebutkan bahwa setiap kg panen dapat menghasilkan antara 1 – 1,5 kg jerami padi. Data dari BPS menyebutkan bahwa produksi beras nasional pada tahun 2006 kurang lebih sebanyak 54,7 juta ton dari 11,9 juta ha sawah. Berdasarkan data dari Moiorella maka jumlah jerami padi diperkirakan mencapai 54,7 sampai 82,05 juta ton, ini merupakan jumlah yang sangat besar. Jerami padi yang merupakan batang dari padi itu sendiri banyak yang tidak dimanfaatkan hingga menjadi sampah, ataupun jika dimanfaatkan hanya sebatas dibakar langsung di ladang atau dijadikan sebagai makanan ternak. Pemanfaatan jerami padi sebagai makanan ternak hanya dilakukan sebagian kecil dan sebagian besar jerami padi langsung dibakar di ladang. Dari beberapa literatur 70-80% jerami padi dibakar langsung oleh petani. Dilihat dari sisi potensi energi, biomasa memiliki kandungan energi sekitar 14MJ/kg, hal ini berarti potensi energi biomasa di Indonesia sebesar 774,2 GJ/tahun.

Selain karena jumlahnya yang melimpah, pemilihan serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau dikarenakan material tersebut memiliki nilai ketahanan (durability) dan daya tahan terhadap air (water resistance) yang tinggi setelah dibriket. Namun, di sisi lain, briket kayu Kalimantan merbau memiliki kekurangan yaitu nilai kuat tekan aksial yang rendah. Oleh karena itu, penambahan material lain diperkirakan mampu memperbaiki sifat-sifat tersebut. Serbuk jerami padi dipilih sebagai bahan tambahan karena briket jerami padi terbukti memiliki nilai kuat tekan aksial yang lebih tinggi. Nilai dari sifat-sifat fisik briket 100% jerami padi dan 100% kayu Kalimantan merbau ditunjukkan dalam Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Sifat-sifat fisik briket jerami padi dan kayu Kalimantan merbau dengan pengikat tetes tebu 10% wb (Syafiq, 2009 dan Riyanto, 2009)

Kuat tekan aksial Water resistance rating Tekanan

2 Durability rating (%)

(kgf/cm ) (%) pembriketan Jerami Kayu Kaliman- Jerami Kayu Kaliman- Jerami Kayu Kaliman-

(kg/cm 2 ) padi

Padi tan merbau 200

tan merbau

Padi

tan merbau

53 keterangan : * sampel tidak berbentuk briket lagi (hancur)

Biomasa umumnya mengandung sejumlah air (moisture), memiliki densitas yang rendah dan berserat. Moisture dalam bahan bakar padat terdapat dalam dua bentuk, yaitu sebagai air bebas (free water) yang mengisi rongga pori- pori di dalam bahan bakar dan sebagai air terikat (bound water) yang terserap di permukaan ruang dalam struktur bahan bakar (Borman dan Ragland, 1998). Biomasa pada umumnya mempunyai densitas yang cukup rendah, sehingga akan mengalami kesulitan dalam penanganannya. Densifikasi biomasa menjadi briket bertujuan untuk meningkatkan densitas dan menurunkan persoalan penanganan seperti penyimpanan dan pengangkutan. Densifikasi menjadi sangat penting dikembangkan di negara-negara berkembang sebagai salah satu cara untuk peningkatan kualitas biomasa sebagai sumber energi.

Secara umum densifikasi biomasa mempunyai beberapa keuntungan (Bhattacharya dkk, 1996) :  Menaikkan nilai kalori per satuan volume.  Mudah disimpan dan diangkut.  Mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam.

Parameter - parameter yang menentukan dalam pembuatan briket biomasa antara lain adalah tekanan pembriketan, waktu penahanan (holding time), ukuran partikel

serbuk, jenis bahan pengikat, temperatur pembriketan, dan kandungan air (moisture content) (Tamami, 2005). Dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) mencantumkan standar briket hanya sebatas sifat fisik. Dalam Standar Nasional Indonesia disebutkan briket serbuk, jenis bahan pengikat, temperatur pembriketan, dan kandungan air (moisture content) (Tamami, 2005). Dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) mencantumkan standar briket hanya sebatas sifat fisik. Dalam Standar Nasional Indonesia disebutkan briket

penyimpanan dan pengangkutan seperti ketahanan (durability) dan ketahanan terhadap air (water resistance). Serta belum adanya ketentuan tentang standar kinetika reaksi dari briket biomasa sehingga mendorong adanya penelitian ini.

Dalam penelitian ini akan meneliti kualitas fisik briket campuran serbuk gergajian kayu Kalimantan dan jerami padi dan kinetika reaksi dengan variasi tekanan pembriketan dan variasi komposisi serbuk gergajian kayu Kalimantan dan jerami padi sehingga pada akhirnya diperoleh briket yang optimum secara fisik dan kinetika pembakarannya.

1.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh penambahan jerami padi terhadap sifat-sifat fisik briket serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau.

2. Bagaimana pengaruh variasi tekanan pembriketan terhadap sifat fisik yang optimum pada briket campuran serbuk gergajian kayu Kalimantan dan jerami padi.

3. Bagaimana kinetika reaksi yang terjadi pada briket yang optimum tersebut.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:

1. Bahan briket biomasa yang diuji adalah limbah gergajian kayu Kalimantan jenis merbau (Intsia Palembanica) dan limbah pertanian jerami padi dengan ukuran partikel masing-masing bahan adalah 50 mesh.

2. Mesin pembriketan adalah tipe piston die pressure yang digerakkan secara manual.

3. Cetakan briket (die) berbentuk silinder dengan diameter dalam 50 mm dan poros penekan berdiameter 49,5 mm.

4. Briket biomasa berbentuk silinder dengan diameter 50 mm dan tinggi 50 mm (standar SNI).

5. Lama penahanan proses pembriketan (holding time) sekitar 40 detik.

6. Jenis bahan pengikat (binder) yang digunakan adalah tetes tebu (molasses) dengan komposisi sekitar 10% berat briket.

7. Kadar air (moisture content) serbuk gergajian kayu Kalimantan adalah

sekitar 15% berat serbuk gergajian dan kadar air (moisture content) jerami

padi adalah sekitar 20% berat jerami padi tersebut.

8. Pembriketan yang dilakukan dengan komposisi sebagai berikut :

1. Serbuk gergajian kayu Kalimantan sebesar 80% dari berat campuran bahan bakar dan serbuk jerami padi sebesar 20% dari berat campuran bahan bakar.

2. Serbuk gergajian kayu Kalimantan sebesar 60% dari berat campuran bahan bakar dan serbuk jerami padi sebesar 40% dari berat campuran bahan bakar.

9. Pembriketan dilakukan dengan variasi tekanan pembriketan : 400 kg/cm², 600 kg/cm², 800 kg/cm², dan 1000 kg/cm² untuk masing-masing komposisi.

10. Sifat fisik yang diteliti :

a. Densitas relaksasi (relaxation density) pada interval waktu 1 menit, 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, 1 hari, dan 1 minggu.

b. Densitas awal (initial density) dan densitas setelah mengalami relaksasi selama 1 minggu (relaxed density) dengan menggunakan standar pengujian ASAE 269.2 Dec 96.

c. Kuat tekan aksial (axial compressive strength).

d. Ketahanan briket (durability) dengan menggunakan standar pengujian ASAE 269.4 Dec 96.

e. Ketahanan terhadap air (water resistance).

11. Penyimpanan briket di dalam toples dengan temperatur dan kelembaban lingkungan kamar.

12. Mesin pengujian kinetika reaksi dengan menggunakan TGA (Thermogravimetric Analyzer) berpemanas listrik 1.000 Watt.

13. Uji kinetika reaksi dilakukan pada temperatur ruang bakar 400°C dan tekanan 1 atm, dengan dua variasi kecepatan udara memasuki ruang bakar, yaitu 0,05 m/s dan 2 m/s

14. Pengujian sifat kinetika reaksi dilakukan pada briket optimum dari pengujian sifat fisik.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Memperbaiki sifat-sifat fisik briket serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau khususnya nilai kuat tekan dengan menambahkan jerami padi.

2. Memperoleh data-data yang menunjukkan karakteristik briket serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau yang dicampur 20% dan 40% serbuk jerami padi.

3. Menyelidiki pengaruh tekanan densifikasi pada sifat fisik briket serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% dan 40% jerami padi.

4. Menyelidiki kinetika reaksi briket serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau yang ditambah 20% dan 40% serbuk jerami padi.

Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberi manfaat sebagai berikut:

1. Meningkatkan nilai ekonomis dari limbah serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau dan pertanian jerami padi dengan mengubahnya menjadi produk yang lebih berguna.

2. Memperoleh komposisi briket campuran kayu Kalimantan merbau dan jerami padi dengan spesifikasi sifat fisik yang optimum.

3. Memberi alternatif bahan bakar biomasa dengan biaya produksi yang murah dan sifat fisik yang optimum.

1.5 Sistematika Penyusunan Laporan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan kualitas sifat fisik dan kinetika reaksi briket biomasa dengan menggunakan BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan kualitas sifat fisik dan kinetika reaksi briket biomasa dengan menggunakan

BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan pengambilan data.

BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan

data hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan.

BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Ricards (1989) telah melakukan penelitian untuk mengetahui indek ketahanan briket terhadap air dengan cara merendam briket ke dalam air selama

30 menit kemudian massa briket ditimbang. Nilai indek ketahanan air (Water Resistant Indeks (WRI)) diperoleh dengan cara: WRI  100 %  % penyerapan air (2.1)

Wamukonya dan Jenkins (1994) melakukan penelitian pada briket biomasa campuran gergajian kayu dan batang gandum. Pada penelitian ini divariasikan campuran antara gergajian kayu dan batang gandum yaitu 1:1 dan 3:1 untuk mendapatkan briket dengan ketahanan terbaik. Hasil penelitian menyatakan pertambahan panjang lebih tinggi terjadi pada campuran 1:1 sedangkan pada pengujian ketahanan didapatkan index ketahanan campuran 1:1 sebesar 51,5 sedangkan harga index ketahanan campuran 3:1 sebesar 67,6. Kandungan air material mentah optimum untuk menghasilkan briket terbaik terletak antara 12- 20% basis basah (w.b.).

Demirbas (1997) melakukan penelitian pada pembriketan sampah kertas dan jerami gandum pada tekanan 300-800 MPa dengan bentuk briket silinder, variasi kandungan air 7%, 10%, 13%, 15% dan 18%. Diketahui bahwa densitas sampah kertas dan batang gandum meningkat seiring dengan kenaikan kandungan air (moisture content) dan kenaikan tekanan pembriketan. Setelah 1 minggu pengukuran relaksasi digunakan untuk menentukan kestabilan briket. Relaxed density dipengaruhi oleh perbedaan nilai tekanan pembriketan sehingga dapat dibuat sebuah persamaan D = a Ln P + b, dimana relaxed density, D dalam kg/m³ dan tekanan pembriketan, P dalam kg/cm², nilai a dan b adalah suatu konstanta. Pengujian kuat tekan pada batang gandum menunjukkan bahwa semakin tinggi kandungan air biomasa maka kuat tekan akan meningkat. Kuat tekan tertinggi pada tekanan 800 MPa dengan kandungan air 22 % sebesar 23 MPa.

Li Yadong dan Liu Henry (2000) mengadakan penelitian tentang pembriketan (densifikasi) dari kayu sisa pengerjaan dan sampah biomasa yang lain dengan menggunakan sedikit binder dalam bentuk serbuk gergajian, jerami kering dan kepingan. Proses densifikasi dilakukan dengan menggunakan metode

―punch and die‖ dalam temperatur ruang dan tekanan yang digunakan antara 34 – 138 MPa. Didapat sifat- sifat meliputi densitas, tekanan abrasi, kekuatan impak,

kuat tekan, ketahanan terhadap air, dan kualitasnya dalam jangka panjang. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan kandungan air, tekanan pembriketan, kecepatan penekanan, lama penahanan tekanan, ukuran partikel, dan bentuk partikel. Percobaan ini menemukan bahwa kebutuhan kandungan air untuk pembriketan yang bagus adalah 5% - 12% untuk semua jenis material kayu yang telah diketahui kandungan air yang terbaik adalah 8%. Dan juga ditemukan bahwa bentuk seperti jerami kering merupakan yang paling memadat dan kuat, sedang bentuk serbuk gergaji kurang baik, dan untuk bentuk kepingan yang paling jelek. Untuk bentuk jerami kering memerlukan tekanan pembriketan sampai 70 MPa agar dapat menghasilkan kualitas yang bagus, untuk bentuk serbuk gergajian memerlukan tekanan 100 MPa. Tetapi untuk bentuk kepingan walau ditekan hingga 138 MPa masih belum didapatkan briket yang baik. Briket yang dibentuk

dalam kondisi yang bagus mempunyai densitas 1 g/cm 3 atau lebih. Densitas yang tinggi sangat baik untuk penyimpanan, perlakuan, dan pemindahan. Briket yang

baik juga mempunyai kandungan energi yang tinggi per satuan volume, sehingga briket ini lebih mudah dibakar dari pada batubara dalam pembangkit energi.

Othman dan Shamsuddin (2003) telah melakukan penelitian tentang pembakaran batubara dengan menggunakan termogravimetri analisis. Penelitian ini dititikberatkan untuk mempelajari reaktifitas batubara menggunakan profil pembakaran DTG. Parameter kinetik dari batubara untuk profil pembakaran dipelajari dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Pada penelitian ini diasumsikan bahwa proses pembakaran bisa didiskripsikan dengan persamaan orde satu. Analisis DTG telah dilakukan dengan laju pemanasan konstan dan penambahan udara pada bahan uji. Dari kurva DTG dapat diperoleh nilai ITVM, ITFC, peak temperature, dan burn out temperature. Secara teori, pembakaran akan mulai ketika bahan bakar terkena oksigen, namun temperatur, komposisi dari Othman dan Shamsuddin (2003) telah melakukan penelitian tentang pembakaran batubara dengan menggunakan termogravimetri analisis. Penelitian ini dititikberatkan untuk mempelajari reaktifitas batubara menggunakan profil pembakaran DTG. Parameter kinetik dari batubara untuk profil pembakaran dipelajari dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Pada penelitian ini diasumsikan bahwa proses pembakaran bisa didiskripsikan dengan persamaan orde satu. Analisis DTG telah dilakukan dengan laju pemanasan konstan dan penambahan udara pada bahan uji. Dari kurva DTG dapat diperoleh nilai ITVM, ITFC, peak temperature, dan burn out temperature. Secara teori, pembakaran akan mulai ketika bahan bakar terkena oksigen, namun temperatur, komposisi dari

Suyitno, dkk (2005) telah melakukan penelitian tentang pengaruh ukuran partikel terhadap karakteristik pembakaran biomasa yang berasal dari jerami dan serbuk gergajian kayu glugu. Dimana sampel dijadikan serbuk dengan variasi ukuran partikelnya adalah 20, 40, dan 80 mesh, kemudian dibriket berbentuk

silinder berdiameter 3 cm. Briket dihasilkan dengan tekanan 500 kg/cm 2 . Dari penelitian didapatkan laju pembakaran dan profil pembakarannya. Setelah diuji

diketahui bahwa untuk ukuran partikel yang besar mempunyai laju pembakaran yang tinggi sehingga bahan bakar cepat habis. Tetapi dengan ukuran partikel besar, temperatur puncak (peak temperature), ITVM, dan waktu tinggalnya rendah.

Tri Istanto, dkk (2005) meneliti pengaruh ukuran partikel, kadar air awal dan temperatur pembriketan terhadap sifat fisik briket biomasa. Penelitian dilakukan dengan menggunakan biomasa berasal dari jerami padi, limbah gergajian glugu, limbah gergajian kayu jati dan serbuk batu bara. Sampel dibuat serbuk dengan variasi ukuran 20 mesh (0,85 mm), 40 mesh (0,42 mm), dan 80 mesh (0,18 mm) dan variasi kadar air awal ( 10%, 15%, 20% dan 25%) dan variasi temperatur pembriketan (60ºC, 80ºC, 100ºC dan 120ºC) serta dengan pengikat kanji 5%. Dari penelitian diperoleh hasil bahwa untuk semua briket biomasa semakin kecil ukuran partikel mengakibatkan densitas meningkat tetapi kuat tekan aksial menurun. Semakin besar kadar air awal menyebabkan penurunan densitas dan kuat tekan aksial.

Jamradloedluk, et.al. (2006) melakukan penelitian mengenai briket campuran ampas tebu dan jerami padi serta briket campuran sekam padi dan getah bunga bakung. Masing-masing briket dicampur dengan variasi komposisi 20:80, 40:60, 60:40, dan 80:20. Hasil penelitian pada briket campuran sekam padi dan getah bunga bakung menunjukkan bahwa kandungan getah bunga bakung yang semakin tinggi akan meningkatkan densitas dan kuat tekan briket. Sedangkan, pada briket campuran ampas tebu dan jerami padi, densitas dan kuat tekan Jamradloedluk, et.al. (2006) melakukan penelitian mengenai briket campuran ampas tebu dan jerami padi serta briket campuran sekam padi dan getah bunga bakung. Masing-masing briket dicampur dengan variasi komposisi 20:80, 40:60, 60:40, dan 80:20. Hasil penelitian pada briket campuran sekam padi dan getah bunga bakung menunjukkan bahwa kandungan getah bunga bakung yang semakin tinggi akan meningkatkan densitas dan kuat tekan briket. Sedangkan, pada briket campuran ampas tebu dan jerami padi, densitas dan kuat tekan

2.2. Dasar Teori

2.2.1. Biomasa

Biomasa merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan semua jenis material organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis (Anonim, 2004). Biomasa dapat diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomasa kayu dan biomasa bukan kayu (Borman, 1998). Biomasa kayu dapat dibagi lagi menjadi kayu keras dan kayu lunak. Biomasa non-kayu yang dapat digunakan sebagai bahan bakar meliputi limbah hasil pertanian seperti limbah pengolahan industri gula pasir (bagasse), sekam padi, rerantingan (stalks), jerami, biji-bijian, termasuk pula kotoran hewan dapat juga digunakan sebagai bahan bakar. Bahan bakar kayu meliputi gelondongan kayu (cord wood), ranting pohon, tatal kayu, kayu sejenis cemara (bark), gergajian kayu, sisa hasil hutan, arang kayu, limbah ampas (ampas tebu), dan lain-lain (Vanaparti, 2004)

Tabel 2.1 Sifat kimia bahan bakar (Tri Istanto, dkk.2006) Bahan

Abu Nilai kalor bakar

Kadar air Volatile

Fixed

(%) (kcal/g) Jerami

matter (%) Carbon (%)

Tabel 2.2 Ultimate analysis jerami padi (Gani, 2006) wt %

Ultimate

C 48,25 analysis

H 6,59 biomasa

jerami padi

(rice straw)

Tabel 2.3 Proximate Analysis dan Ultimate Analysis kayu

Proximate analysis (wt%)

Sawdust

Urban wood waste

Fixed carbon

9.34 12.5 Volatile matter

Ultimate analysis (wt%)

Sumber : D.A. Tillman (2000)

2.2.2. Pemadatan (Densification)

Salah satu cara yang dikembangkan untuk meningkatkan sifat fisis dan pembakaran biomasa adalah pemadatan untuk menghasilkan biobriket. Pemadatan merupakan salah satu langkah dalam rangkaian proses penanganan limbah yang meliputi pengumpulan, penyimpanan, dan pengangkutan, juga termasuk penyortiran, penggilingan dan pengeringan. Prinsip pemadatan yaitu pemberian tekanan pada suatu material untuk menghilangkan kekosongan (void) inter dan antar partikel.

Proses pemadatan biomasa dapat dijelaskan sebagai berikut, selama awal proses kompresi, partikel menyusun kembali bentuknya mendekati densitas massa penuh (bulk density). Partikel cenderung mempertahankan sifat-sifat asalnya walaupun terjadi pelepasan energi akibat gesekan antar partikel serta gesekan antara partikel dan dinding. Ketika tekanan kompaksi naik, partikel-partikel akan saling mendorong satu sama lain, bersamaan dengan terjadinya deformasi elastik dan plastis. Hal ini akan memperluas daerah kontak antar partikel dan sebagai akibatnya gaya ikat antar partikel akan meningkat. Partikel-partikel yang getas Proses pemadatan biomasa dapat dijelaskan sebagai berikut, selama awal proses kompresi, partikel menyusun kembali bentuknya mendekati densitas massa penuh (bulk density). Partikel cenderung mempertahankan sifat-sifat asalnya walaupun terjadi pelepasan energi akibat gesekan antar partikel serta gesekan antara partikel dan dinding. Ketika tekanan kompaksi naik, partikel-partikel akan saling mendorong satu sama lain, bersamaan dengan terjadinya deformasi elastik dan plastis. Hal ini akan memperluas daerah kontak antar partikel dan sebagai akibatnya gaya ikat antar partikel akan meningkat. Partikel-partikel yang getas

Teknik pemadatan yang biasa digunakan adalah balling, briquetting, dan pelleting. Dalam penelitian ini proses pemadatan biomasa yang digunakan adalah proses pembriketan (briquetting). Proses pembuatan biobriket yang utama meliputi pemilihan material biomasa, penggilingan, dan pembriketan

Pada dasarnya semua jenis limbah biomasa dapat dipadatkan, berdasarkan tekanan kompaksi proses pembriketan dapat dibagi menjadi tiga (Sumaryono, 1995) yaitu:

1. Kompaksi tekanan rendah (300-1000 kg/cm²)

2. Kompaksi tekanan sedang (1000-2500 kg/cm²)

3. Kompaksi tekanan tinggi ( ≥ 2500 kg/cm²) Dalam kompaksi dengan tekanan tinggi dan sedang, biasanya tidak diperlukan bahan pengikat. Proses kompaksi dengan tekanan tinggi dan sedang biasanya menggunakan teknologi screw press dan piston press.

2.2.3. Bahan Pengikat (Binder)

Pembriketan pada tekanan rendah membutuhkan bahan pengikat untuk membantu pembentukan ikatan di antara partikel biomasa. Penambahan pengikat dapat meningkatkan kekuatan briket. Ada beberapa macam bahan pengikat yang digunakan dalam pembriketan yaitu pengikat organik (tetes tebu, coal tar, bitumen, kanji, resin) dan pengikat anorganik (tanah liat, semen, lime, sulphite liquior ). Menurut Hinkle dan Rosenthal, ada beberapa kriteria yang harus diperhatikan dalam memilih binder yang akan digunakan sebagai pengikat, antara lain :

1. Kesesuaian antara pengikat dengan bahan yang akan diikat.

2. Kemampuan pengikat untuk dapat meningkatkan sifat-sifat briket.

3. Kemudahan untuk memperolehnya.

4. Harga pengikat.

Bahan pengikat yang digunakan dalam penelitian ini dipilih dari bahan organik yaitu tetes tebu. Tetes tebu merupakan salah satu produk utama setelah gula pasir, yang dihasilkan dari bermacam-macam tingkat pengolahan dari tebu menjadi gula. Tetes tebu masih mengandung gula dalam jumlah yang cukup banyak (sekitar 50-60%) dan sejumlah asam amino serta mineral. Tetes tebu sendiri masih dapat diolah menjadi beberapa produk lain seperti gula cair, penyedap makanan (MSG), alkohol dan dry yeast untuk roti, protein tunggal, pakan ternak, asam citric, dan acetic acid alcohol.

2.2.4. Pemilihan Briket Optimum

Menurut Guillermo (2004) pemilihan proses optimum dilakukan dengan metode sebagai berikut:

a. Mengubah faktor X k (k = 1,2,3,..n) kedalam bentuk variabel tanpa dimensi x 1 ,x 2 ,x 3 ,..x n dengan persamaan berikut:

x k   X k  X km  / C m

(2.2) Dimana:

X k = faktor k

X km = nilai tengah desain

C m = konstanta Dari persamaan diatas akan dihasilkan 4 level yang simetri yaitu -1, 0, 1 dan

2. Dalam penelitian ini faktor k adalah tekanan pembriketan.

Tabel 2.4 Faktor dan level level

Faktor

X 1 Tekanan

(kg/cm )

b. Membentuk model regresi untuk masing-masing respon yaitu y 1 : massa jenis, y 2 : durability, y 3 : kuat tekan, y 4 : ketahanan terhadap air (water resistance ) dan y 5 : relaksasi ke dalam persamaan berikut:

p   p 0    ip x i    pi x i     i j p x i x j

= 1,2,3 ( model respon ) β p = koefisien yang tidak diketahui

c. Dengan metode statistik mencari nilai β p untuk setiap respon sehingga

diperoleh persamaan y 1 (x), y 2 (x), y 3 (x), y 4 (x) dan y 5 (x).

d. Mencari nilai desirability untuk setiap respon d i (x) dengan persamaan

 0 if y min  y i ( x ) atau y i ( x )  y max

(2.4) dimana:

y nominal = Nilai nominal di antara maksimum dan minimum y min = Nilai minimum

y max

= Nilai maksimum

d i (x) berkisar antara 0 sampai 1.

e. Mencari nilai total desirability (D) dengan persamaan:

D   d 1 . d 2 . d 3 .... d n 

(2.5) Proses optimum diperoleh untuk nilai total desirability yang mendekati 1.

2.2.5. Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan yang dapat terbakar, disertai timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor. Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan mengalami oksidasi perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi dipakai untuk menaikkan suhu bahan secara pelan-pelan sampai mencapai suhu nyala. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua konstituen yang

dapat terbakar di dalam bahan bakar membentuk gas CO 2 , air (H 2 O), dan gas SO 2 , sehingga tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa. Proses pembakaran bahan bakar padat (solid fuel) meliputi 3 tahap, yaitu tahap pengeringan (drying), tahap devolatilisasi dan tahap pembakaran arang/oksidasi arang (char oxidation) yang akan menyisakan abu (ash) (Borman,1998). Tahap pertama adalah pemanasan awal dan pengeringan, dimana dapat terbakar di dalam bahan bakar membentuk gas CO 2 , air (H 2 O), dan gas SO 2 , sehingga tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa. Proses pembakaran bahan bakar padat (solid fuel) meliputi 3 tahap, yaitu tahap pengeringan (drying), tahap devolatilisasi dan tahap pembakaran arang/oksidasi arang (char oxidation) yang akan menyisakan abu (ash) (Borman,1998). Tahap pertama adalah pemanasan awal dan pengeringan, dimana

Karakterisitik utama pembakaran adalah temperatur puncak dimana laju pengurangan massa maksimum. Temperatur puncak (peak temperature, PT) yang tinggi menunjukkan bahan bakar memiliki reaktifitas yang rendah (Kastanaki,E., 2003). Temperatur lain yang penting adalah ITVM (Initial Temperature Volatile Matter ) dan BT (Burnout Temperature). ITVM adalah temperatur awal pertama dimana massa mulai turun. ITFC (fixed Carbon initiation temperature) adalah temperatur awal kedua dimana laju pengurangan massa dipercepat akibat onset pembakaran. Karakterisitik tersebut dapat dilihat dari kurva TG (Thermogravimetry) dan DTG (Differential Thermogravimetry).

Gambar 2.1 Profil pembakaran batubara bituminus (Othman, N. F., 2003).

Waktu selama berlangsungnya pembakaran disebut Residence Time (RT) (waktu tinggal bahan bakar di ruang bakar). Nilai residence time dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya kadar volatile, temperatur pembakaran, massa bahan bakar, kecepatan udara pembakaran dan lain sebagainya.

2.2.6. Thermogravimetric Analysis (TGA)

Thermogravimetric Analysis (TGA) adalah salah satu metode analisis termal yang dapat digunakan untuk berbagai jenis material. Metode TGA dilakukan dengan mengukur besar dan laju perubahan massa benda uji sebagai Thermogravimetric Analysis (TGA) adalah salah satu metode analisis termal yang dapat digunakan untuk berbagai jenis material. Metode TGA dilakukan dengan mengukur besar dan laju perubahan massa benda uji sebagai

Metode ini secara luas digunakan dalam berbagai penelitian dan dipakai untuk menentukan sifat-sifat termal dari berbagai bahan seperti polimer, batu bara, bebatuan mineral, karet, kokas, resin, material superkonduktor, bahan tahan api, dan lain-lain (Kamruddin, 2002).

Grafik fungsi perubahan massa yang dihasilkan melalui metode TGA untuk berbagai material memiliki bentuk yang hampir sama, sehingga perlu diubah terlebih dahulu sebelum dianalisa. Grafik fungsi diferensial perubahan massa dapat memberi informasi mengenai temperatur di mana terjadi perubahan massa yang paling cepat (peak temperature).

2.2.7. Kinetika Pembakaran

Kinetika pembakaran bahan bakar padat sangatlah kompleks, tetapi dengan membuat generalisasi yang luas, beberapa informasi berguna dapat diturunkan. Yang paling penting, asumsi dibuat bahwa proses pembakaran dapat dinyatakan oleh kinetik orde pertama.

Untuk menganalisis kinetik pembakaran, model mengasumsikan bahwa laju pengurangan massa dari sampel total adalah hanya bergantung pada laju konstan dari massa sampel sisa dan temperatur dengan orde reaksi satu. Penggunaan metode ini adalah mudah dan cepat. Sehingga persamaan Arrhenius dapat dinyatakan dengan bentuk sebagai berikut:

dY = penurunan fraksi massa dt = perubahan waktu (dt)

A = faktor pre-eksponensial

e = bilangan natural (2,71828)

E = energi aktivasi bahan (J/mol)

R = konstanta gas ideal (8,31 J/mol K) T solid = temperatur pada briket (K)

Persamaan(2.6) kemudian diubah menjadi:

(2.7) Data hasil penelitian yang diperoleh pertama kali adalah dY/dt. Dengan mencari

dt

RT solid

nilai logaritma natural dari dY/dt maka akan didapat ln (dY/dt). Hasil dari ln (dY/dt) kemudian dibuat grafik hubungan antara ln (dY/dt) dengan 1/T solid . Grafik yang terbentuk kemudian dicari persamaan garis lurusnya melalui regresi linear seperti pada Gambar 2.2.

1 T solid

Gambar 2.2 Grafik ln penurunan fraksi massa terhadap kenaikan temperatur briket Grafik ln penurunan fraksi massa terhadap kenaikan temperatur pada briket akan

menghasilkan persamaan linear. Persamaan linear yang dihasilkan kemudian dimasukkan ke dalam persamaan (2.7).

(2.8) Sehingga didapat:

dt

RT solid

RT solid

c  ln A (2.11) c  ln A (2.11)

(2.14) Nilai faktor pre-eksponensial (A) akan ditemukan pada saat grafik y = ax + c

memotong sumbu y atau (1/T solid = 0), sehingga dari persamaan (2.9) diperoleh:

dY

ln

A ln  0

dt

dY

ln

 ln A

dt

dY

dt 1 (2.15)

so lid

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas dan Termodinamika Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2. Bahan Penelitian

Pada penelitian ini, bahan yang digunakan adalah:

1. Serbuk gergajian kayu Kalimantan merbau Serbuk gergajian kayu Kalimantan jenis merbau ini diperoleh dari PT. Indojati di wilayah Colomadu.

2. Jerami padi Jerami padi diperoleh dari lahan pertanian di daerah Sukoharjo.

3. Tetes tebu (molasses) Tetes tebu (molasses) yang digunakan sebagai bahan pengikat (binder) diperoleh dari pabrik Tebu Tasikmadu

Gambar 3.1 Tetes tebu ( molases)

3.3. Alat Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian:

1. Mesin pembriketan tipe piston (hand pressed).

Peralatan yang digunakan untuk pembriketan serbuk biomasa, terdiri dari : rangka, dongkrak hidrolik 6 ton, alat cetak (silinder dan plunger), pressure gauge, mesin penekan, corong, dan gelas ukur.

Mesin pembriket

Poros penekan

Die Pressure

Gauge

Gambar 3.2 Alat pembriket

2. Ayakan 50 mesh

Gambar 3.3 Ayakan 50 mesh

3. Mixer

Gambar 3.4 Mixer

4. Alat uji ketahanan (durability test) standar ASAE S269.3

Gambar 3.5 Alat uji ketahanan

Alat ini terdiri dari rangka, alat uji ketahanan, transmisi daya dan motor penggerak. Alat ini berbentuk balok dengan dimensi 300 x 300 x 460 mm, terbuat dari besi profil L dengan dimensi 30 x 30 x 3 mm. Pada bagian sisi- sisi panjang balok diselubungi oleh kawat ukuran 4 mesh (12,5 x 12,5 mm), pada bagian bawah bujur sangkar ditutup dengan plat besi tebal 3 mm. Pada bagian atas dipasang plat tebal 3 mm yang diberi engsel pada bagian diagonalnya sebagai pintu. Untuk menggerakkannya balok diberi poros dikedua ujung diagonalnya dan menggunakan transmisi daya berupa sabuk dan puli dua tingkat untuk mereduksi kecepatan 1400 rpm menjadi 40 rpm.

5. Moisture analyzer

Gambar 3.6 Moisture analyzer

6. Timbangan digital

Gambar 3.7 Timbangan digital

7. Jangka Sorong

Gambar 3.8 jangka sorong

8. Stopwatch

Gambar 3.9 Stopwatch

9. Anemometer

Gambar 3.10 Anemometer

10. Alat Uji Tekan Universal Testing Machine

Gambar 3.11 Alat uji tekan Universal Testing Machine

11. Reaktor TGA (Thermogravimetry Analyzer) dengan pemanas listrik

Gambar 3.12 Skema alat TGA berpemanas listrik

Keterangan:

1. Adaptor ADAM

2. Data Acquisition Module (ADAM)

3. Timbangan digital

4. T ermokopel Tipe-K

5. Panel Listrik (Thermocontroller dan MCB)

6. Saluran pemanas udara

7. Kipas angin

8. Reaktor pembakaran

9. Regulator tegangan

10. Reostat

3.4. Pelaksanaan Penelitian

3.4.1. Tahap Persiapan

Dalam tahap persiapan meliputi proses pengumpulan jerami padi, pengeringan, pemotongan, penggilingan, pengayakan dan pengkondisian kadar air awal. Untuk serbuk gergajian kayu Kalimantan yang merupakan sampah dari industri dapat langsung dijemur, diayak, dan dikondisikan kadar airnya (initial moisture content ).

3.4.2. Tahap Pembriketan

Pembriketan dilakukan dengan cara memasukkan campuran kayu Kalimantan merbau dan serbuk jerami padi dengan prosentase komposisi divariasi 80% : 20% dan 60% : 40% (persentase berat) yang telah diberi pengikat ke dalam cetakan kemudian ditekan dengan dengan menggunakan alat pembriketan dengan

variasi tekanan 400, 600, 800, dan 1000 kg/cm 2 . Pembriketan setiap variasi prosentase komposisi bahan bakar dan tekanan pembriketan dilakukan dengan

menggunakan binder molasses sebesar 10% (persentase berat) dan dengan waktu penahanan (holding time) 40 detik. Pada proses pembriketan ini untuk setiap variasi tekanan pembriketan akan dihasilkan briket biomasa dengan dimensi diameter 50 mm dan tinggi 50 mm.

Sebelum proses pembriketan dilaksanakan, harus dicari terlebih dahulu massa bahan bakar yang tepat guna menghasilkan ukuran briket yang telah ditentukan sebelumnya, yaitu diameter 50 mm dan tinggi 50 mm. Massa bahan bakar tiap briket berbeda untuk masing-masing variasi komposisi dan tekanan pembriketan. Massa bahan bakar untuk masing-masing variasi dicari dengan Sebelum proses pembriketan dilaksanakan, harus dicari terlebih dahulu massa bahan bakar yang tepat guna menghasilkan ukuran briket yang telah ditentukan sebelumnya, yaitu diameter 50 mm dan tinggi 50 mm. Massa bahan bakar tiap briket berbeda untuk masing-masing variasi komposisi dan tekanan pembriketan. Massa bahan bakar untuk masing-masing variasi dicari dengan

3.4.3. Tahap Uji Sifat Fisik

Uji sifat fisik yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi :

1. Uji Relaksasi (Relaxation Test) Pengujian sifat relaksasi mengadopsi pengujian menurut standar ASAE S269.2 DEC 96 yakni menggunakan metode pengukuran dimensi briket

dengan alat jangka sorong digital (calliper digital). Prosedur pengujiannya yaitu:

a. Mengukur spesimen (diameter dan panjang mula-mula) menggunakan jangka sorong setelah keluar dari cetakan.

b. Mengukur spesimen (diameter dan panjang akhir) pada interval waktu

1 menit, 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam, 1 hari, dan 1 minggu, menggunakan jangka sorong digital. Pengukuran dilakukan paling sedikit 3 spesimen kemudian dirata-rata.

2. Initial dan relaxed density Pengujian densitas spesimen ada 2 macam yaitu; densitas awal setelah keluar dari cetakan (initial density) dan densitas setelah mengalami relaksasi selama satu minggu (relaxed density). Pengujian dilakukan menurut standar ASAE S269.2 DEC 96 menggunakan metode pengukuran dimensi briket dengan alat jangka sorong digital (calliper digital). Prosedur pengujiannya yaitu :

a. Mengukur spesimen (diameter dan panjang mula-mula) menggunakan jangka sorong setelah keluar dari cetakan untuk menghitung volume awal spesimen briket.

b. Menimbang spesimen setelah keluar dari cetakan dan dicatat sebagai massa awal spesimen briket.

c. Densitas awal (initial density) dihitung sebagai perbandingan antara massa awal spesimen briket spesimen dengan volume awal spesimen briket.

d. Menyimpan spesimen briket selama 1 minggu.