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 characteristics

DAFTAR 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 Indonesia

  1 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 21

  Tabel 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