Studi Pembuatan Bio-Briket dan Uji Karakteristik Sifat Mekanik Pada Pofa (Palm Oil Fly Ash) Terhadap Variasi Tekanan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu produsen minyak sawit terbesar di dunia
(Litbang Perdagangan, 2013). Kelapa sawit sebagai tanaman penghasil minyak
sawit dan inti sawit merupakan salah satu primadona tanaman perkebunan yang
menjadi sumber devisa non migas bagi Indonesia. Cerahnya komoditi minyak
kelapa sawit dalam perdagangan minyak nabati dunia telah mendorong
pemerintah Indonesia untuk memacu perkembangan areal perkebunan kelapa
sawit (Departemen Perindustrian, 2007). Salah satu produsen tanaman sawit
terbesar di Indonesia adalah Sumatera Utara setelah Riau (BPS, 2014). Luas areal
tanaman dan produksi kelapa sawit menurut Dinas Perkebunan Provinsi Sumatera
Utara (2013) mengalami peningkatan dari tahun 2008-2012 yaitu dengan
pertumbuhan rata-rata sebesar 1,37% dan 2,41% setiap tahunnya. Selain itu
sumatera utara disebut sebagai penghasil minyak sawit mentah terbesar di
Indonesia.
Selain produksi minyak kelapa sawit yang tinggi, produk samping atau
limbah kelapa sawit juga tinggi (Tarmizi et al, 2014). Untuk membantu
pembuangan limbah dan pemulihan energi, limbah kelapa sawit yang berupa
cangkang dan serat ini digunakan lagi sebagai bahan bakar ketel uap (boiler).
Setelah pembakaran akan dihasilkan abu dengan ukuran butiran yang halus.
Seiring peningkatan jumlah tanaman dan industri kelapa sawit maka limbah yang
dihasilkan juga meningkat. Abu hasil pembakaran biasanya dibuang dekat pabrik
sebagai limbah padat dan tidak dimanfaatkan (Ginting et al, 2014).
Abu limbah kelapa sawit atau disebut juga Palm Oil Fly Ash merupakan
hasil pembakaran dari limbah kelapa sawit yang berasal dari boiler dengan suhu di
dalam sekitar 1000 oC sampai 2000 oC. Pembakaran ini menghasilkan 2 jenis abu
yaitu bottom ash (abu dasar) dan fly ash (abu terbang). Bottom ash sendiri ialah
abu dasar yang tertinggal pada pembakaran boiler yang menjadi butiran abu padat
atau leburan kerak yang menjadi bentuk memadat sedangkan fly ash yaitu limbah
padat yang hampir rata-rata dihasilkan paling banyak yaitu sekitar 2 ton per hari.
1
Universitas Sumatera Utara
Abu sawit disebut sebagai pozzolan yaitu bahan halus yang banyak
mengandung unsur silikon dan aluminium (Islami et al, 2015). Kandungan
senyawa kimia yang terdapat pada Palm Oil Fly Ash (POFA) adalah Silicon
Dioxide (SiO2), Alumunium Oxide (Al2O3), Magnesium Oxide (MgO), Ferric
Oxide (Fe2O3), Calcium-Oxide (CaO), Pottasium Oxide (K2O) (Ditjen PPHP,
2006). Altwair et al (2011) meniliti bahwa kandungan senyawa kimia paling
banyak yang terdapat pada Palm Oil Fly Ash yaitu kandungan Silicon Dioxide
(SiO2) sekitar 40-70%, Alumunium Oxide (Al2O3) sekitar 5-15%, Magnesium
Oxide (MgO) sekitar 3-10%, Ferric Oxide (Fe2O3) sekitar 5-10%, Calcium-Oxide
(CaO) sekitar 5-10%.
Telah banyak penelitian mengenai abu limbah pembakaran kelapa sawit.
Lerry et al (2012) meneliti abu sawit sebagai perekat pengganti semen untuk
meningkatkan kekuatan beton. Tarmizi et al (2014) meneliti abu sawit sebagai
pengisi/penguat
matriks
dalam
pembentukan
komposit
polipropilena.
Diversifikasi produk pemanfaatan Palm Oil Fly Ash sebagai bahan substitusi
maupun bahan pengisi merupakan salah satu alternatif mengoptimalkan
pemanfaatan limbah dari industri kelapa sawit. Mengingat limbah abu kelapa
sawit ini dapat diperoleh tanpa biaya, mempunyai jumlah yang berlimpah serta
dapat diperbaharui. Namun belum ada yang secara spesifik untuk meneliti
pemanfaatan Palm Oil Fly Ash (POFA).
Berdasarkan uraian di atas, maka perlu dipelajari karakteristik POFA karena
melihat ketersediaannya yang cukup banyak dan tidak termanfaatkan secara
maksimal.
1.2
Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah untuk menentukan
karakteristik kimia dan kandungan/komposisi Palm Oil Fly Ash (POFA) serta
bagaimana pengaruh tekanan pengepresan terhadap sifit fisis dan mekanis POFA
yang diubah menjadi bentuk briket dengan menggunakan perekat organik yaitu
tepung kanji dengan metode kompaksi metalurgi.
2
Universitas Sumatera Utara
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu :
1. Mengetahui hubungan sifat kimia pada POFA dengan menggunakan metode
FTIR.
2. Mengetahui kandungan senyawa kimia yang terdapat pada POFA.
3. Mengetahui pengaruh kandungan pati terhadap bahan baku Palm Oil Fly
Ash (POFA) dengan metode ANOVA (Analysis Of Varians).
4. Mengetahui pengaruh kandungan pati dan POFA terhadap kuat tekan,
kekerasan, densitas dan makrostruktur.
1.4
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Memberikan
informasi
mengenai
karakteristik
dan
kandungan
unsur/senyawa kimia pada POFA.
2. Memberikan informasi mengenai pengaruh tekanan pengepresan terhadap
sifat fisis dan mekanis POFA yang diubah ke dalam bentuk briket.
3. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang bagaimana kualitas
POFA dan pemanfaatannya dalam bidang industri sekaligus meningkatkan
nilai ekonomis dari limbah abu pembakaran kelapa sawit yang tidak
dimanfaatkan dengan baik.
1.5
Batasan Masalah
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Foundry Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater USU Medan,
Indonesia.
Adapun bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini yaitu POFA
sebagai bahan baku dan tepung kanji sebagai perekat.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
Variable tetap:
1. Perbandingan bahan baku : perekat
= 480 g : 400 g
2. Waktu pengeringan
= 1,5 jam
3. Tekanan pengepresan
= (85, 90, 95, 100, 105) kg
3
Universitas Sumatera Utara
Variabel terikat:
Sifat mekanis
= Kuat tekan, kekerasan, densitas
dan makrostruktur
Adapun analisis yang akan dilakukan di dalam penelitian ini adalah
analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR), analisis kandungan senyawa kimia
POFA, analisis ukuran partikel POFA, pengujian ANOVA, analisis struktur
makro, serta perhitungan densitas, kuat tekan dan kekerasan komposit POFA.
1.6
Sistematika Penulisan
Penelitian ini dijadikan dalam bentuk laporan hasil penelitian skripsi yang
dibagi atas lima bab, yang masing – masing bab terdiri dari sub bab, yaitu : (BAB
I PENDAHULUAN) bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah,
tujuan, manfaat serta ruang lingkup penelitian dan sistematika penulisan, (BAB II
TINJAUAN PUSTAKA) bab ini menjelaskan tentang ulasan teori-teori yang
berhubungan dengan penelitian skripsi ini baik dari teori dasar maupun teori
penunjang lainnya. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya
berasal dari: buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-book, dan e-news,
(BAB III METODOLOGI PENELITIAN) bab ini akan dibahas mengenai metode
yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga
akan dibahas mengenai langkah-langkah penelitian, pengolahan, dan analisis data
yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang
diangkat, (BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN) bab ini berisi data hasil
penelitian dan pembahasan dari penelitian yang telah dilakukan, (BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN) bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian dan
saran-saran yang berguna bagi pembaca mapun peneliti selanjutnya, (DAFTAR
PUSTAKA) berisi seluruh referensi yang digunakan dalam penelitian untuk
pembuatan tugas akhir ini, LAMPIRAN.
4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu produsen minyak sawit terbesar di dunia
(Litbang Perdagangan, 2013). Kelapa sawit sebagai tanaman penghasil minyak
sawit dan inti sawit merupakan salah satu primadona tanaman perkebunan yang
menjadi sumber devisa non migas bagi Indonesia. Cerahnya komoditi minyak
kelapa sawit dalam perdagangan minyak nabati dunia telah mendorong
pemerintah Indonesia untuk memacu perkembangan areal perkebunan kelapa
sawit (Departemen Perindustrian, 2007). Salah satu produsen tanaman sawit
terbesar di Indonesia adalah Sumatera Utara setelah Riau (BPS, 2014). Luas areal
tanaman dan produksi kelapa sawit menurut Dinas Perkebunan Provinsi Sumatera
Utara (2013) mengalami peningkatan dari tahun 2008-2012 yaitu dengan
pertumbuhan rata-rata sebesar 1,37% dan 2,41% setiap tahunnya. Selain itu
sumatera utara disebut sebagai penghasil minyak sawit mentah terbesar di
Indonesia.
Selain produksi minyak kelapa sawit yang tinggi, produk samping atau
limbah kelapa sawit juga tinggi (Tarmizi et al, 2014). Untuk membantu
pembuangan limbah dan pemulihan energi, limbah kelapa sawit yang berupa
cangkang dan serat ini digunakan lagi sebagai bahan bakar ketel uap (boiler).
Setelah pembakaran akan dihasilkan abu dengan ukuran butiran yang halus.
Seiring peningkatan jumlah tanaman dan industri kelapa sawit maka limbah yang
dihasilkan juga meningkat. Abu hasil pembakaran biasanya dibuang dekat pabrik
sebagai limbah padat dan tidak dimanfaatkan (Ginting et al, 2014).
Abu limbah kelapa sawit atau disebut juga Palm Oil Fly Ash merupakan
hasil pembakaran dari limbah kelapa sawit yang berasal dari boiler dengan suhu di
dalam sekitar 1000 oC sampai 2000 oC. Pembakaran ini menghasilkan 2 jenis abu
yaitu bottom ash (abu dasar) dan fly ash (abu terbang). Bottom ash sendiri ialah
abu dasar yang tertinggal pada pembakaran boiler yang menjadi butiran abu padat
atau leburan kerak yang menjadi bentuk memadat sedangkan fly ash yaitu limbah
padat yang hampir rata-rata dihasilkan paling banyak yaitu sekitar 2 ton per hari.
1
Universitas Sumatera Utara
Abu sawit disebut sebagai pozzolan yaitu bahan halus yang banyak
mengandung unsur silikon dan aluminium (Islami et al, 2015). Kandungan
senyawa kimia yang terdapat pada Palm Oil Fly Ash (POFA) adalah Silicon
Dioxide (SiO2), Alumunium Oxide (Al2O3), Magnesium Oxide (MgO), Ferric
Oxide (Fe2O3), Calcium-Oxide (CaO), Pottasium Oxide (K2O) (Ditjen PPHP,
2006). Altwair et al (2011) meniliti bahwa kandungan senyawa kimia paling
banyak yang terdapat pada Palm Oil Fly Ash yaitu kandungan Silicon Dioxide
(SiO2) sekitar 40-70%, Alumunium Oxide (Al2O3) sekitar 5-15%, Magnesium
Oxide (MgO) sekitar 3-10%, Ferric Oxide (Fe2O3) sekitar 5-10%, Calcium-Oxide
(CaO) sekitar 5-10%.
Telah banyak penelitian mengenai abu limbah pembakaran kelapa sawit.
Lerry et al (2012) meneliti abu sawit sebagai perekat pengganti semen untuk
meningkatkan kekuatan beton. Tarmizi et al (2014) meneliti abu sawit sebagai
pengisi/penguat
matriks
dalam
pembentukan
komposit
polipropilena.
Diversifikasi produk pemanfaatan Palm Oil Fly Ash sebagai bahan substitusi
maupun bahan pengisi merupakan salah satu alternatif mengoptimalkan
pemanfaatan limbah dari industri kelapa sawit. Mengingat limbah abu kelapa
sawit ini dapat diperoleh tanpa biaya, mempunyai jumlah yang berlimpah serta
dapat diperbaharui. Namun belum ada yang secara spesifik untuk meneliti
pemanfaatan Palm Oil Fly Ash (POFA).
Berdasarkan uraian di atas, maka perlu dipelajari karakteristik POFA karena
melihat ketersediaannya yang cukup banyak dan tidak termanfaatkan secara
maksimal.
1.2
Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah untuk menentukan
karakteristik kimia dan kandungan/komposisi Palm Oil Fly Ash (POFA) serta
bagaimana pengaruh tekanan pengepresan terhadap sifit fisis dan mekanis POFA
yang diubah menjadi bentuk briket dengan menggunakan perekat organik yaitu
tepung kanji dengan metode kompaksi metalurgi.
2
Universitas Sumatera Utara
1.3
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu :
1. Mengetahui hubungan sifat kimia pada POFA dengan menggunakan metode
FTIR.
2. Mengetahui kandungan senyawa kimia yang terdapat pada POFA.
3. Mengetahui pengaruh kandungan pati terhadap bahan baku Palm Oil Fly
Ash (POFA) dengan metode ANOVA (Analysis Of Varians).
4. Mengetahui pengaruh kandungan pati dan POFA terhadap kuat tekan,
kekerasan, densitas dan makrostruktur.
1.4
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini yaitu :
1. Memberikan
informasi
mengenai
karakteristik
dan
kandungan
unsur/senyawa kimia pada POFA.
2. Memberikan informasi mengenai pengaruh tekanan pengepresan terhadap
sifat fisis dan mekanis POFA yang diubah ke dalam bentuk briket.
3. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang bagaimana kualitas
POFA dan pemanfaatannya dalam bidang industri sekaligus meningkatkan
nilai ekonomis dari limbah abu pembakaran kelapa sawit yang tidak
dimanfaatkan dengan baik.
1.5
Batasan Masalah
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Foundry Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater USU Medan,
Indonesia.
Adapun bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini yaitu POFA
sebagai bahan baku dan tepung kanji sebagai perekat.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
Variable tetap:
1. Perbandingan bahan baku : perekat
= 480 g : 400 g
2. Waktu pengeringan
= 1,5 jam
3. Tekanan pengepresan
= (85, 90, 95, 100, 105) kg
3
Universitas Sumatera Utara
Variabel terikat:
Sifat mekanis
= Kuat tekan, kekerasan, densitas
dan makrostruktur
Adapun analisis yang akan dilakukan di dalam penelitian ini adalah
analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR), analisis kandungan senyawa kimia
POFA, analisis ukuran partikel POFA, pengujian ANOVA, analisis struktur
makro, serta perhitungan densitas, kuat tekan dan kekerasan komposit POFA.
1.6
Sistematika Penulisan
Penelitian ini dijadikan dalam bentuk laporan hasil penelitian skripsi yang
dibagi atas lima bab, yang masing – masing bab terdiri dari sub bab, yaitu : (BAB
I PENDAHULUAN) bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah,
tujuan, manfaat serta ruang lingkup penelitian dan sistematika penulisan, (BAB II
TINJAUAN PUSTAKA) bab ini menjelaskan tentang ulasan teori-teori yang
berhubungan dengan penelitian skripsi ini baik dari teori dasar maupun teori
penunjang lainnya. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya
berasal dari: buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-book, dan e-news,
(BAB III METODOLOGI PENELITIAN) bab ini akan dibahas mengenai metode
yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga
akan dibahas mengenai langkah-langkah penelitian, pengolahan, dan analisis data
yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang
diangkat, (BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN) bab ini berisi data hasil
penelitian dan pembahasan dari penelitian yang telah dilakukan, (BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN) bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian dan
saran-saran yang berguna bagi pembaca mapun peneliti selanjutnya, (DAFTAR
PUSTAKA) berisi seluruh referensi yang digunakan dalam penelitian untuk
pembuatan tugas akhir ini, LAMPIRAN.
4
Universitas Sumatera Utara