PENGARUH SUHU DAN WAKTU KARBONISASI TERHADAP NILAI KALOR DAN KARAKTERISTIK PADA PEMBUATAN BIOARANG BERBAHAN BAKU PELEPAH AREN (Arenga pinnata) SKRIPSI
PENGARUH SUHU DAN WAKTU KARBONISASI
TERHADAP NILAI KALOR DAN KARAKTERISTIK
PADA PEMBUATAN BIOARANG BERBAHAN BAKU
PELEPAH AREN (Arenga pinnata)
SKRIPSI
Oleh
ERWIN JUNARY
100405058
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2015
PENGARUH SUHU DAN WAKTU KARBONISASI
TERHADAP NILAI KALOR DAN KARAKTERISTIK
PADA PEMBUATAN BIOARANG BERBAHAN BAKU
PELEPAH AREN (Arenga pinnata)
SKRIPSI
Oleh
ERWIN JUNARY
100405058
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
APRIL 2015 Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH SUHU DAN WAKTU KARBONISASI TERHADAP NILAI
KALOR DAN KARAKTERISTIK PADA PEMBUATAN BIOARANG
BERBAHAN BAKU PELEPAH AREN (Arenga pinnata)
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 diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 16 April 2015 Erwin Junary
100405058
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH SUHU DAN WAKTU KARBONISASI TERHADAP NILAI
KALOR DAN KARAKTERISTIK PADA PEMBUATAN BIOARANG
BERBAHAN BAKU PELEPAH AREN (Arenga pinnata)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 15 April 2015 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi di Departemen Teknik Kimia Fakultas Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, April 2015 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, MT Ir. Netti Herlina, MT NIP: 19681214 199702 2 002 NIP: 19680425 199903 2 004 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dr. Eng. Irvan, ST, MT Ir. Renita Manurung, MT NIP: 19680820 199501 1 001 NIP: 19681214 199702 2 002
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Penentuan Suhu dan Waktu Karbonisasi Optimum pada Pembuatan Bioarang Berbahan Baku Pelepah Aren (Arenga
pinnata
)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
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. Ir. Netti Herlina, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing penulis dari penentuan judul, penelitian, dan penyusunan laporan.
2. Ir. Bambang Trisakti, MT, selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah membimbing penulis dalam hal akademik selama kuliah di Teknik Kimia USU.
3. Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator Penelitian dan Skripsi.
4. Dr. Eng. Irvan, ST, MT, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU.
5. Dr. Fatimah, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU.
6. Seluruh staf Dosen Teknik Kimia USU, yang telah mendidik dan membagikan ilmu kepada penulis selama kuliah.
7. Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam hal administrasi selama kuliah.
8. Kepala Laboratorium Operasi Teknik Kimia Ibu Dr. Ir. Iriany, MSi dan rekan staf laboratorium Operasi Teknik Kimia yang telah membina karakter penulis sebagai asisten laboratorium yang bertanggung jawab.
9. Rekan mahasiswa Teknik Kimia USU, terutama kepada seluruh angkatan 2010 tanpa terkecuali yang telah menjadi sahabat penulis, mendukung dan membantu penulis mulai dari awal pertemuan kita pada hari pertama kuliah di kampus hingga akhirnya penulis bisa menyelesaikan skripsi saat ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, April 2015 Penulis, Erwin Junary
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini
kepada keluarga besar penulis atas
dukungan dan kasih sayang mereka,
terutama kepada orang tua,
Djohan Djunary dan Wong Wui Yong.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Erwin Junary NIM: 100405058 Tempat/tgl lahir: P. Siantar, 26 Maret 1992 Nama orang tua: Djohan Djunary Alamat orang tua: Jalan Pabrik Kimia No. 15 H Medan 20116
Asal sekolah SD Perguruan Kristen Kalam Kudus Medan 1998 – 2004 SMP Perguruan Kristen Kalam Kudus Medan 2004 – 2007 SMA Perguruan Kristen Kalam Kudus Medan 2007-2010 Pengalaman organisasi/kerja:
1. HIMATEK USU periode 2013-2014 sebagai koordinator Bidang Sosial dan Kerohanian
2. Asisten Lab. OTK tahun 2013-2014 modul Adjustable Bed Flow Channel, Sedimentasi, Heat Exchanger, dan Kolom Absorpsi Gas
3. Kerja Praktek di PTPN III Pabrik Kelapa Sawit Torgamba tahun 2013
ABSTRAK
Ketersediaan bahan bakar minyak bumi yang berasal dari fosil kian menipis
seiring dengan bertambahnya populasi manusia. Tantangan terhadap krisis
kekurangan bahan bakar ini tentunya dapat diantisipasi dengan pembuatan bahan
bakar yang berasal dari biomassa yang dapat diperbaharui. Penelitian ini bertujuan
untuk melihat pengaruh suhu dan waktu karbonisasi sehingga dapat menciptakan
bioarang yang berasal dari pelepah aren (Arenga pinnata) dengan dengan nilai
kalor yang tinggi. Bioarang adalah arang yang diciptakan dari biomassa.
Penelitian pembuatan bioarang dari pelepah aren (Arenga pinnata) memiliki
variabel suhu 300, 350, 400, 450 dan 500 C dan variabel waktu 60, 90 dan 120
menit. Pelepah aren yang terlebih dahulu telah dipotong menjadi ukuran yang
kecil dan dikeringkan dibawah sinar matahari terlebih dahulu kemudian
dimasukkan kedalam furnace untuk dikarbonisasi sesuai dengan variabel yang
telah ditentukan, hasil dari furnace kemudian dimasukkan kedalam desikator
untuk didinginkan selama 30 menit lalu dilakukan uji kadar air, uji kadar abu, uji
kadar bahan volatil, uji kadar karbon terikat dan juga uji nilai kalor. Adapun hasil
penelitian terbaik yang diperoleh adalah pada temperature 350 C dan waktu 120
menit dengan nilai kalor sebesar 8611,2581 kal/g dengan rendemen sebesar 67,9
%, kadar air sebesar 5,87 %, kadar abu sebesar 8,6 % , kadar bahan volatil sebesar
17,4 % dan kadar karbon terikat sebesar 68,1 %. Berdasarkan nilai kalor yang
diperoleh menunjukkan bahwa bioarang pelepah aren (Arenga pinnata) dapat
dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui Kata kunci : pelepah aren, karbonisasi, bioarang, karakteristik
ABSTRACT
The availability of the petroleum fuels that deprived from fossil is depleted with
the increase of human population. The challenge for this fuel shortage crisis can
certainly be anticipated with the manufacture of fuels deprived from renewable
biomass. The study of this research is to see the influence from the carbonization
time and temperature to create a biocharcoal deprived from sugar palm (Arenga
pinnata ) with the highest calorific value. Biocharcoal is a charcoal created from
biomass. The study for the manufacture of biocharcoal from sugar palm (Arenga
pinnata ) has a temperature variable of 300, 350, 400, 450 and 500 C and time
variable of 60, 90 and 120 minutes. Sugar palm was first cut into a small pieces
and dried up under the sun and then put into a furnace to carbonate it according to
the predetermined variables. The product from furnace was then put inside a
desicator to cool it off for 30 minutes and then analyze it with moisture content
test, ash content test, volatile matter content test, carbon content test and calorific
value test. The best result was obtained at the temperature of 350 C and 120
minutes of carbonization with the calorific value of 8611,2581 cal/gr, rendement
of 67,9 %, moisture content of %, ash content of %, volatile matter content of %
and carbon content of %. Based of the calorific value obtained, the result shows
that sugar palm (Arenga pinnata) biocharcoal could be utilize as an renewable
alternative source fuels Keywords : sugar palm, carbonization, biocharcoal and characteristicsDAFTAR ISI
Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii PENGESAHAN iii
PRAKATA iv
DEDIKASI vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS vii
ABSTRAK viii
ABSTRACT ix
DAFTAR ISI x
DAFTAR GAMBAR xiii
DAFTAR TABEL xv
DAFTAR LAMPIRAN xvi
DAFTAR SINGKATAN xvii
DAFTAR SIMBOL xviii
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
6
1.3 TUJUAN PENELITIAN
6
1.4 MANFAAT PENELITIAN
6
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
8
2.1 AREN (Arenga pinnata)
8
2.2 ARANG
9
2.3 KARBONISASI
10
2.4 KARAKTERISTIK BIOARANG
11
2.5 ANALISIS EKONOMI
13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
14
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
14
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
14
3.2.1 Bahan Penelitian
14
3.2.2 Peralatan Penelitian
14
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
14
3.3.1 Persiapan Bahan Baku
14
3.3.2 Tahap Pengarangan
15
3.3.3 Tahap Analisa
15
3.3.3.1 Analisa Kadar Air
15
3.3.3.2 Analisa Kadar Abu
15
3.3.3.3 Analisa Kadar Bahan Volatil
16
3.3.3.4 Analisa Kadar Karbon Terikat
16
3.3.3.5 Analisa Nilai Kalor
17
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
18
3.4.1 Persiapan Bahan Baku
18
3.4.2 Tahap Pengarangan
18
3.5 FLOWCHART ANALISA
19
3.5.1 Analisa Kadar Air
19
3.5.2 Analisa Kadar Abu
19
3.5.3 Analisa Kadar Bahan Volatil
20 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
21
4.1 HASIL ANALISIS BIOARANG PELEPAH AREN
21
4.2 PENGARUH SUHU DAN WAKTU KARBONISASI TERHADAP KARAKTERISTIK BIOARANG PELEPAH AREN
22
4.2.1 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Air
22
4.2.2 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Abu
23
4.2.3 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Zat Mudah Menguap
25
4.2.4 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Karbon Terikat
26
4.2.5 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Nilai Kalor Bioarang Pelepah Aren
28
4.3 PENGARUH KARAKTERISTIK BIOARANG TERHADAP NILAI KALOR BIOARANG PELEPAH AREN
29
4.3.1 Pengaruh Kadar Air terhadap Kadar Karbon Terikat
29
4.3.2 Pengaruh Kadar Abu terhadap Kadar Karbon Terikat
30
4.3.3 Pengaruh Kadar Bahan Volatil terhadap Kadar Karbon Terikat
31
4.3.4 Pengaruh Kadar Karbon Terikat terhadap Nilai Kalor
32 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
34
5.1 KESIMPULAN
34
5.2 SARAN
34 DAFTAR PUSTAKA
35 LAMPIRAN
39
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Proyeksi Penggunaan Bahan Bakar di Indonesia1 Gambar 1.2 Proyeksi Peningkatan Populasi Penduduk di Indonesia
1 Gambar 2.1 Pohon Aren
8 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku
18 Gambar 3.2 Flowchart Tahap Pengarangan
18 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Kadar Air
19 Gambar 3.4 Flowchart Analisa Kadar Abu
19 Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kadar Volatil
20 Gambar 4.1 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Air pada Bioarang Pelepah Aren
22 Gambar 4.2 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Abu pada Bioarang Pelepah Aren
23 Gambar 4.3 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Zat Mudah Menguap pada Bioarang Pelepah Aren
25 Gambar 4.4 Pengaruh Suhu dan Waktu Karbonisasi terhadap Kadar Karbon Terikat pada Bioarang Pelepah Aren
26 Gambar 4.5 Pengaruh Suhu Karbonisasi terhadap Nilai Kalor pada Bioarang Pelepah Aren
28 Gambar 4.6 Pengaruh Kadar Air terhadap Kadar Karbon Terikat pada Bioarang Pelepah Aren
29 Gambar 4.7 Pengaruh Kadar Abu terhadap Kadar Karbon Terikat pada Bioarang Pelepah Aren
30 Gambar 4.8 Pengaruh Kadar Bahan Volatil terhadap Kadar Karbon Terikat pada Bioarang Pelepah Aren
31 Gambar 4.9 Pengaruh Kadar Karbon Terikat terhadap Nilai Kalor pada Bioarang Pelepah Aren
32 Gambar L3.1 Pelepah Aren
44 Gambar L3.2 Bioarang Pelepah Aren
44 Gambar L3.3 Moisture Analyzer
44 Gambar L3.4 Furnace
45 Gambar L3.5 Kalorimeter Bom
45
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Jumlah Lahan Komoditi Aren 2Tabel 1.2 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Arang 4Tabel 1.3 Variabel Tetap yang Dilakukan Dalam Penelitian 7Tabel 1.4 Variabel Berubah yang Dilakukan Dalam Penelitian 7Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang 9Tabel 3.1 Rancangan Variabel Penelitian 15Tabel 4.1 Hasil Analisis Karbonisasi Bioarang Pelepah Aren 21Tabel L1.1 Data Hasil Analisis Nilai Kalor 39 Tabel L1.2 Data Hasil Analisis Kadar Air 39 Tabel L1.3 Data Hasil Analisis Kadar Abu 40 Tabel L1.4 Data Hasil Analisis Kadar Zat Mudah Menguap 40 Tabel L1.5 Data Hasil Analisis Kadar Karbon Terikat 41