PEMBUATAN BRIKET ARANG DARI SERBUK GERGAJI KAYU DAN TEMPURUNG KELAPA DENGAN PROSES KARBONISASI
PEMBUATAN BRIKET ARANG DARI SERBUK GERGAJI
KAYU DAN TEMPURUNG KELAPA DENGAN PROSES
KARBONISASI
Azhary H. Surest*, M.S, Arnaldo, Helmi Afif
- Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jl. Srijayanegara Bukit Besar Palembang 30139
Abstrak
Masalah energi tidak lepas dari kehidupan manusia. Pertambahan jumlah penduduk, peningkatan pola hidup manusia dan semakin banyaknya industri yang berkembang mengakibatkan permintaan akan kebutuhan energi terus meningkat, sedangkan ketersediaaan cadangan energi semakin menipis. Hal ini berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak dunia khususnya minyak tanah di Indonesia. Oleh karena itu, diperlukan bahan bakar alternatif yang murah dan ramah lingkungan sebagai pengganti minyak tanah untuk industri kecil dan rumah tangga. Salah satunya energi alternatif tersebut adalah penggunaan biobriket dari limbah biomassa berupa serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa. Pada penelitian ini, biobriket dihasilkan melalui proses karbonisasi serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa pada temperatur 500oC selama 60 menit dengan ukuran briket 60 mesh sehingga diperoleh arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang selanjutnya dicetak menjadi biobriket. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan komposisi bahan serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang digunakan. Untuk mengetahui kualitas biobriket dilakukan analisa proksimat dan kadar sulfur. Berdasarkan hasil analisa disimpulkan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar air (total moisture), kadar abu (ash content), kadar zat terbang (volatile matter) dan total sulfur biobriket menurun sedangkan kadar karbon padat (fixed carbon) dan nilai kalornya (calorific value) meningkat atau sebaliknya Semakin besar kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar air (total moisture), kadar abu (ash content), dan kadar zat terbang (volatile matter) dan total sulfur biobriket meningkat, sedangkan kadar karbon padat (fixed carbon), nilai kalornya (calorific value) menurun.Dari hasil penelitian, briket dengan kondisi optimum terdapat pada briket dengan kandungan komposisi 10% Serbuk Gergaji Kayu : 90% Tempurung Kelapa karena memberikan hasil yang terbaik yaitu kadar air sebesar 10,25% ; kadar abu sebesar 2,72% ; kadar zat terbang sebesar 29,63% ; kadar karbon padat sebesar 57,40% ; nilai kalor sebesar 6504 kcal/kg dan kandungan sulfur sebesar 0,08%.
Kata kunci : serbuk gergaji kayu, tempurung kelapa, karbonisasi, biobriket
Abstract
Energy problem can not be separated from human life. Population growth, increasing pattern of human life and the increasing number of growing industries that resulted in the demand for energy demand continues to increase, while availability dwindling energy reserves. This has resulted in increased selling prices, particularly fuel oil and kerosene in Indonesia. Therefore, it needs alternative fuels are cheap and environmentally friendly as a substitute for kerosene for small industries and households. One of them is the use of alternative energy from waste biomass biobriket of wood sawdust and coconut shell. In this study, biobriket produced through the process of carbonization of wood sawdust and coconut shell at a temperature of 500oC for 60 minutes with 60 mesh size in order to obtain briquettes sawdust wood charcoal and coconut shell are subsequently molded into biobriket. The study was conducted by varying the material composition of wood sawdust and coconut shell is used. To determine the quality biobriket proximate analysis and sulfur content. Based on the analysis concluded that the smaller the content of the composition of wood sawdust coconut shell, the water content (total moisture), ash content (ash content), content of volatile matter (volatile matter) and total sulfur biobriket decreased while the levels of solid carbon (fixed carbon) and kalornya value (calorific value) increases or vice versa The greater content of wood sawdust composition of coconut shell, the water content (total moisture), ash content (ash content), and volatile matter content (volatile matter) and total sulfur biobriket increased, whereas solid carbon (fixed carbon), kalornya value (calorific value) menurun.Dari research results, briquettes with optimum conditions contained in the briquette composition containing 10% Sawdust Wood: 90% Shell Oil because it gives the best results of moisture content at 10 , 25% ash content of 2.72%, volatile matter content of 29.63%; solid carbon content of 57.40%, calorific value of 6504 kcal / kg and 0.08% sulfur content.
Keywords: wood sawdust, coconut shell, carbonization, biobriquette.
1. PENDAHULUAN
Masalah energi tidak lepas dari kehidupan manusia. Pertambahan jumlah penduduk, peningkatan pola hidup manusia dan semakin banyaknya industri yang berkembang mengakibatkan permintaan akan kebutuhan energi terus meningkat, sedangkan ketersediaaan cadangan energi semakin menipis. Hal ini berdampak pada meningkatnya harga jual bahan bakar minyak dunia khususnya minyak tanah di Indonesia. Oleh karena itu, diperlukan bahan bakar alternatif yang murah dan ramah lingkungan sebagai pengganti minyak tanah untuk industri kecil dan rumah tangga. Salah satunya energi alternatif tersebut adalah penggunaan briket dari limbah biomassa berupa serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa.
Perumusan yang dihadapi dalam penelitian ini adalah pengaruh komposisi dari serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa untuk mendapatkan produk briket arang yang sesuai standar mutu.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memanfaatkan sisa hasil hutan untuk masyarakat industri rumah tangga/industri kecil.
2. Meningkatkan kualitas briket arang secara ekonomis yang menguntungkan bagi masyarakat.
3. Menentukan perbandingan komposisi campuran briket arang dari arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang optimum untuk mendapatkan briket arang berkualitas tinggi.
4. Menghemat penggunaan minyak tanah atau gas elpiji.
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat memanfaatkan serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa pada pembuatan briket sebagai bahan bakar alternatif dalam usaha penghematan energi.
2. Sebagai informasi kepada masyarakat tentang pengembangan sumber energi dan pembuatan pembuatan biobriket serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa sehingga dapat diaplikasikan secara nyata.
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bahan baku yang digunakan adalah serbuk gergaji kayu yang di peroleh dari limbah hasil gergajian kayu di jembatan keramasan dan tempurung kelapa yang diperoleh dari salah satu tempat pemarutan kelapa di pasar lama perumnas sako 2. Bahan pengikat yang digunakan adalah larutan tepung kanji (sagu).
3. Karbonisasi serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa dilakukan pada temperatur 500 o C selama 60 menit.
4. Variabel yang diamati pada penelitian ini adalah perbandingan ukuran komposisi campuran (10 % SK : 90 % TK, 20 % SK : 80 % TK, 30 % SK : 70 % TK, 40 % SK : 60 % TK, 50 % SK : 50 % TK, 60 % SK : 40 % TK, 70 % SK : 30 % TK, 80 % SK : 20 % TK, 90 % SK : 10 % TK).
- –unit fenil propan.
- – sel di dalam dinding sel, berfungsi sebagai perekat antar sel. Lignin dapat mempertinggi sifat racun yang membuat kayu tahan bakteri – bakteri perusak dan serangga, namun ada beberapa kelompok mikroorganisme seperti jamur yang memiliki enzim tertentu yang tidak bisa dirombak oleh lignin ( Kirk dan Ferrel dalam Richard, 1996 ).
- – 50 m. daunnya runcing, buahnya bulat kecil lebih kurang sebesar biji jagung dan berkembang biak dengan baik di Sumatera Selatan.
Berikut ini gambar penampang lapisan dinding sel kayu :
5. Abu Selain senyawa diatas, didalam kayu juga terdapat beberapa zat organic yang disebut abu (sisa pembakaran). Kadar abu dalam kayu sekitar 0,2 – 1 % dari berat kayu kering (J.F. Dumanauw,1996). Komponen utama abu kayu adalah kalium, kalsium, magnesium, dan silicon (D. Fengel dan G. Wegener, 1983).
4. Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan (zat ekstraktif) Zat ekstraktif merupakan komponen kayu yang dapat larut dalam pelarut seperti ester, alcohol, bensin, dan air. Kadar rata – ratanya berkisay antara 3 – 8 % dari berat kayu kering, termasuk didalamnya resin, lilin, lemak, tannin, gula, pati, minyak, dan zat warna. Zat ekstraktif sangat penting untuk mempertahankan fungsi biologi pohon, karena dapat bersifat racun dan menghambat pertumbuhan bakteri dan serangga (Agoes. D, 1994). Zat ekstraktif juga berfungsi dalam proses pembuatan pulp dan kertas (Ajostrom E,1995).
Lignin yang terdapat diantara sel
C. Lignin tersusun atas unit
3. Unsur non karbohidrat yang terdiri dari lignin Lignin merupakan suatu polimer yang kompleks dengan bentuk amorf dan memiliki berat molekul yang tinggi (J.F. Dumanauw, 1996). Kadar lignin dalam kayu berkisar antara 18 – 33 %. Memiliki titik nyala 250 – 275
2. Unsur karbohidrat yang terdiri dari hemiselulosa Hemiselulosa merupakan senyawa dengan molekul – molekul besar yang berupa karbohidrat (J.F. Dumanauw,1996). Kadar hemiselulosa dalam kayu berkisar antara 15 – 25 % yang tersusun atas gula beratom C-5 dengan rumus molekul C 5 H 10 O 5 yang disebut pentosan.
C 6 H 12 O 6 . selulosa merupakan bahan utama kayu yang berkaitan erat dengan bahan struktural tumbuhan yang kompleks yang disebut lignin. Selulosa pada kayu terutama terletak pada dinding sel skunder, yaitu 39
1. Unsur Karbohidrat yang terdiri dari selulosa Selulosa merupakan polisakarida yang tersusun dari glukosa dengan rumus molekul
Komponen kimia kayu terdiri dari beberapa unsur, yaitu :
Roxb 49,5 23,7 14,4 0,65 0,1
Fagrar ea Fragra ns
(%) Silika (%) Te mbe su
Pent osa (%) Abu
Selulo sa (%) Lignin (%)
Kay u Nama Latin
Tabel 1. Komposisi Kimia Kayu Tembesu Na ma
Pada penelitian ini digunakan jenis kayu tembesu (Fagrarea Fragrans Roxb). Tembesu merupakan salah satu jenis tumbuhan hutan hujan tropis yang memiliki ketinggian antara 30 m
Penggunaan berbagai jenis kayu sebagai bahan bakar telah banyak dilakukan. Dengan menggunakan barbagai jenis kayu sebagai bahan bakar seperti kayu bakar, serbuk gergaji kayu, ampas tebu, dan kayu bekas peti kemas ( Tranggono dkk, 1977 ). Menurut jofie F. Dumanauw (1996), kayu terdiri beberapa unsur kimia. Namun, persentase kandungan yang terdapat dalam kayu tersebut berbeda – beda untuk tiap – tiap jenis kayu. Biasanya jenis kayu keras memiliki persentase komposisi kimia yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kayu lunak.
Serbuk Kayu
carbon , nilai kalor dan total sulfur.
5. Uji kualitas briket dilakukan dalam skala laboratorium, pada Laboratorium Dinas Pertambangan dan Pengembangan Energi Sumatra Selatan meliputi kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, kadar fixed
- – 45 % (Sjostrom,1995).
Gambar 1
1. Selulosa 26,6
2. Karbonisasi suhu tinggi diatas 900 o
C. Untuk batubara, jenis yang digunakan adalah batubara rank rendah seperti lignit dan sub bituminus. Proses ini menghasilkan bahan bakar padat tak berasap untuk keperluan domestik boiler industri.
Karbonisasi suhu rendah tidak lebih dari 700 o
Selain cara diatas, karbon juga dapat dihasilkan dengan cara destilasi kering. Cara destilasi kering ini sama dengan proses karbonisasi. Dengan cara ini, bahan baku dipanaskan dalam suatu ruangan vakum. Hasil yang diperoleh berupa residu yaitu arang dan destilat yang terdiri dari campuran metanol dan asam asetat. Residu yang dihasilkan bukan merupakan karbon murni, tetapi masih mengandung abu dan tar yang memiliki titik didih tinggi. Karbon hasil proses karbonisasi ini juga masih mengandung beberapa gugus fungsi senyawa karbon seperti gugus keton, karboksilat, alkohol dan eter siklik. Proses karbonisasi dibedakan atas : 1.
Karbon dapat dihasilkan secara tradisional misalnya dengan mengunakan drum atau lubang dalam tanah, dengan tahap pengolahan sebagai berikut : bahan yang akan dibakar dimasukkan ke dalam lubang atau drum yang terbuat dari plat besi, kemudian dinyalakan sehingga bahan baku tersebut terbakar, pada saat pembakaran drum atau lubang ditutup sehingga hanya ventilasi yang dibiarkan terbuka. Ini bertujuan sebagai jalannya keluarnya asap. Ketika asap yang keluar berwarna kebiru – biruan, ventilasi ditutup dan dibiarkan selama lebih kurang 8 jam atau satu malam. Tidak dibenarkan menggunakan air untuk memadamkan bara yang sedang menyala, karena dapat menurunkan kualitas karbon.
8. Air 8,0 Pembuatan Karbon .
7. Nitrogen 0,11
6. Uronat Anhydrat 3,5
5. Solvent Ekstraktif 4,2
4. Abu 0,6
3. Lignin 29,4
2. Pentosa 27,7
No. Komponen %
. Lapisan dinding sel kayu
Tabel 2. Komposisi Kimia Tempurung Kelapa
f. Lembaga
e. Air Kelapa
d. Putik Lembaga (endosperm)
c. Kulit Dalam (endocarp)
b. Kulit Tengah (mesocarp)
a. Kulit Luar (epicarp)
Keterangan Gambar
Gambar 2 . Bagian Buah Kelapa
Kelapa adalah tanaman serba guna.Seluruh bagian tanaman ini bermanfaat bagi kehidupan manusia. Produksi kelapa di Indonesia yang melimpah sebagian besar dimanfaatkan untuk pembuatan minyak kelapa. Pada pengolahan minyak kelapa ini juga dihasilkan limbah. Bagian kelapa yang merupakan salah satu limbah padat yaitu tempurung kelapa dengan berat antara 15 – 19 % dari berat buah (Suhardiyono, 1995).
Spesies kelapa dikenal ada dua varietas utama yaitu varietas dalam dan varietas genjah. Sesuai dengan berkembangnya pemuliaan tanaman, maka dikenal pula golongan ketiga yang disebut kelapa hibrida. Varietas –varietas ini dapat dibedakan berdasarkan tebal tempurung dan daging buah atau berdasarkan warna kulitnya.
Kelapa ( cocos nucifera ) merupakan tumbuhan tropis yang banyak ditanam hampir diseluruh tempat di Indonesia. Di Sumatera Selatan, kelapa juga dapat tumbuh dan berkembang dengan baik dengan luas lahan 63.588 ha (Penerbit Kanisius,1999 ),
Tempurung Kelapa
C. Untuk batubara, jenis yang digunakan adalah batubara rank tinggi dengan kandungan zat terbang antara 16 – 41%. Proses ini menghasilkan bahan bakar padat untuk keperluan industri metalurgi.
Zat terbang yang dihasilkan dari proses karbonisasi terdiri dari : Gas dapat terbakar (combustible gas) seperti H 2 , CO, CH 4 dan hidrokarbon. Gas tak dapat terbakar. Uap tar hidrokarbon dan H 2 didapat dari pemecahan dan penggabungan kembali ikatan C – C dan H – H dari struktur bahan.
Parameter Kualitas Briket
volatile matter ± 40 % pada pembakaran akan
C. Untuk kadar
adalah bagian dari briket dimana akan berubah menjadi volatile matter (produk) bila briket tersebut dipanaskan tanpa udara pada suhu lebih kurang 950 o
matter
Kandungan Zat Terbang (Volatile matter) Zat terbang terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar seperti hidrogen, karbon monoksida (CO), dan metana (CH 4 ), tetapi kadang-kadang terdapat juga gas-gas yang tidak terbakar seperti CO 2 dan H 2 O. Volatile
Kandungan Abu Semua briket mempunyai kandungan zat anorganik yang dapat ditentukan jumlahnya sebagai berat yang tinggal apabila briket dibakar secara sempurna. Zat yang tinggal ini disebut abu. Abu briket berasal dari clay, pasir dan bermacam-macam zat mineral lainnya. Briket dengan kandungan abu yang tinggi sangat tidak menguntungkan karena akan membentuk kerak. 3)
dalam briket akan menurunkan nilai kalor briket. Total free moisture dan inherent moisture disebut total moisture, bila dalam jumlah besar sangat tidak diinginkan karena merupakan suatu zat noncombustible. 2)
moisture
Kandungan inherent moisture disebabkan sifat hidroskopi dari briket dan berada dalam pori – pori briket. Adanya inherent
Free Moisture (Uap Air Bebas) Kandungan free moisture tergantung dari kondisi dan keadaan udara pada saat penyimpanan briket. Inherent Moisture (Uap Air Terikat)
Kandungan Air Moisture yang dikandung dalam briket dapat dinyatakan dalam dua macam :
Briket arang tempurung kelapa dilakukan analisa dan pengujian untuk mengetahui kualitas briket yang dihasilkan. Beberapa parameter kualitas briket yang akan mempengaruhi pemanfaatannya antara lain : 1)
Briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut menjadi bentuk briket (penampilan dan kemasan yang lebih menarik) yang dapat digunakan untuk keperluan energi sehari-hari. Pembuatan briket arang dari limbah industri pengolahan kayu dilakukan dengan cara penambahan perekat tapioka, di mana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk, dicapur perekat, dicetak (kempa dingin) dengan sistem hidroulik manual selanjutnya dikeringkan.
Beberapa batasan pada penguraian komponen bahan baku yang terjadi karena pemanasan pada proses destilasi kering (karbonisasi) yaitu : a.
Briket arang
C, terjadi proses pemurnian arang dimana pembentukan ter masih terus berlangsung. Kadar karbon akan meningkat mencapai 90%. Pemanasan diatas 700 o C hanya akan menghasilkan gas hidrogen. Faktor – faktor yang mempengaruhi hasil destilasi kering adalah kematangan/kekerasan bahan baku, suhu, tekanan dan lama destilasi. Udara juga mempunyai peranan dalam proses destilasi kering. Dengan persediaan terbatas, bahan baku hanya terkarbonisasi dan tidah teroksidasi.
Batasan D adalah suhu pemanasan sampai 500 o
d.
C. Terjadi karbonisasi selulosa, penguraian lignin dan menghasilkan tar. Arang terbentuk no warna hitam serta kandungan karbonnya meningkat menjadi 80%. Proses pengarangan secara praktis berhenti pada suhu 400 o C.
Batasan C adalah suhu pemanasan lebih kurang 280 – 500 o
c.
C. Bahan baku perlahan – lahan menjadi arang dan destilat mulai dihasilkan. Warna arang menjadi coklat gelap serta kandungan karbonnya lebih kurang 70%.
Batasan B adalah suhu pemanasan berkisar antara 200 – 280 o
b.
C. Air yang terkandung dalam bahan baku keluar menjadi uap, sehingga bahan baku kering, retak dan bengkok. Kandungan karbon lebih kurang 60%.
Batasan A adalah suhu pemanasan sampai 200 o
memperoleh nyala yang panjang dan akan memberikan asap yang banyak. Sedangkan untuk kadar volatile matter rendah antara 15 -
25% lebih disenangi dalam pemakaian karena No. Parameter Persyaratan asap yang dihasilkan sedikit.
4) Kandungan Fixed Carbon
1. Kadar Air Maks. 8% Persentase fixed carbon (karbon tertambat) diperoleh dengan mengurangi 100
Bagian yang hilang dari jumlah persentase volatile matter, 2. pada pemanasan Maks. 15% kadungan air dan abu dari briket. o
950 C 5)
Nilai Kalor Nilai kalor dinyatakan sebagai heating
3. Kadar Abu Maks. 8%
value , merupakan suatu parameter yang
penting dari suatu thermal coal. Gross
4. Nilai Kalor Min.5000 kal/g
calorific value diperoleh dengan membakar
suatu sampel briket didalam bomb calorimeter dengan mengembalikan sistem ke ambient tempertur. Net calorific value
PENGARANGAN
biasanya antara 93-97 % dari gross value dan tergantung dari kandungan inherent moisture serta kandungan hidrogen dalam briket.
PENGGILINGAN
6) Kandungan Sulfur Sulfur dalam briket terdapat dalam tiga bentuk yaitu sebagai pirit FeS 2 , dimana pada
PENGAYAKAN
pemanasan dalam suasana oksidasi akan berubah menjadi besi oksida (Fe 2 O 3 ) sambil
ARANG SERBUK
melepas SO 2 . Bentuk kedua yaitu dalam
GERGAJI KAYU ARANG
bentuk senyawa organik, yaitu senyawa sulfur
TEMPURUNG
yang ada dalam tar dan gas dan senyawa
KELAPA
ketiga dalam bentuk senyawa kasium sulfat (CaSO 4 ). Senyawa sulfur dioksidasi menjadi
PENCAMPURAN MEDIA
SO dan SO . Kedua oksida ini di dalam 2 3 larutan alkali akan menjadi sulfat, misalnya BaSO 4 yang dihasilkan merupakan persentase
PENCETAKAN BRIKET sulfur di dalam briket.
ARANG Standar Kualitas Briket Bioarang
Saat ini belum ada suatu standar kualitas briket bioarang. Namun, persyaratan briket arang
Gambar 3.
Bagan Proses Pembuatan Briket kayu menurut Sudrajat (1982) adalah: Arang
Tabel 3
. Syarat Briket Arang Kayu
2. METODOLOGI PENELITIAN
No. Parameter Persyaratan
1. Fixed Carbon > 60 % Prosedur pelaksanaan penelitian ini
2. Kadar abu < 8 % adalah sebagai berikut: Serbuk gergaji kayu dan
3. Nilai kalor > 6000 cal/gr tempurung kelapa dibersihkan dari serabutnya dan 3 dihancurkan menjadi potongan-potongan kecil
4. Kerapatan > 0,7 gr/cm dan dikeringkan. Kemudian dilakukan karbonisasi pada suhu 500 C selama 60 menit. Arang serbuk
Sedangkan Menurut Standar Industri gergaji kayu dan tempurung kelapa yang Indonesia (SNI 1 -6235-2000), syarat mutu briket dihasilkan digerus dan diayak dengan ukuran 60 arang kayu adalah sebagai berikut : mesh. Untuk pembuatan bahan pengikat timbang tepung kanji/sagu sebanyak 10 % dan tambahkan sedikit air dingin hingga terbentuk larutan.
Tabel 4.
Syarat Mutu Briket Arang Kayu (SNI 1 - Tambahkan aquadest yang sudah dipanaskan
6235-2000) secukupnya. Masukkan NaOH sebanyak 10 ml aduk rata hingga mengental.
Kemudian campurkan arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang sudah diayak dengan larutan sagu sesuai komposisi arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang telah ditentukan. Aduk adonan hingga rata. Selanjutnya masukkan adonan kedalam cetakan dan di press dengan menggunakan alat pencetak briket. Briket yang sudah dikerikan dengan open dengan suhu 80 C selama 5 jam lalu didinginkan dalam desikator.
Setelah briket dihasilkan lakukan analisa- analisa proximate dan kadar sulfur. Analisa Proximate tersebut meliputi: Kadar air, Kadar Abu, Kadar Zat Terbang,Kadar, Fixed Karbon, Nilai Kalor. Dan Analisa ultimate adalah Kadar Sulfur
Untuk mengetahui kandungan bahan baku serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yang akan diolah menjadi briket, maka dilakukan analisa bahan baku sebelum dan sesudah dilakukan karbonisasi. Hasil analisa bahan baku dan arang dari serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 5. Data Hasil Analisa Bahan Baku dan
Arang dari Serbuk Gergaji Kayu dan Tempurung Kelapa No. Parameter Unit Bahan Baku (Serbuk Gergaji kayu) Arang Serbuk Gergaji Kayu Bahan Baku (Tempurung Kelapa) Arang Tempurung Kelapa 1. Total Moisture % 11,62 9,85 10,71 7,82 2. Ash Content % 0,96 6,93 0,73 3,09 3. Volatile Matter % 81,10 39,21 75,51 26,21 4. Fixed Carbon % 6,32 44,01 13,05 62,48 5. Calorific Value kcal/kg 4289 5970 4411 6655
Dari data hasil analisa diatas, terlihat bahwa terjadi perubahan kandungan bahan baku setelah menjadi arang baik itu pada serbuk gergaji kayu atau tempurung kelapa. Kadar air dan
volatile matter menurun, sedangkan untuk kadar abu dan fixed carbon mengalami kenaikan.
Kenaikan yang sangat mencolok terjadi pada fixed
carbon
pada serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa. Kenaikan fixed carbon pada serbuk gergaji kayu mengalami peningkatan dari 6,32 % pada bahan baku (serbuk gergaji kayu) meningkat menjadi 44,01 % pada arang (serbuk gergaji kayu) setelah proses kabonisasi sedangkan kenaikan fixed carbon pada tempurung kelapa mengalami peningkatan dari 13,05 % pada bahan baku (tempurung kelapa) meningkat menjadi 62,48 % pada arang (tempurung kelapa) setelah proses karbonisasi. Besarnya nilai fixed carbon keduanya tersebut akan meningkatkan nilai kalor serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa yaitu dari 4289 kkal/kg menjadi 5970 kkal/kg pada arang (serbuk gergaji kayu) setelah karbonisasi sedangkan dari 4411 kkal/kg menjadi 6655 kkal/kg pada arang (tempurung kelapa) setelah karbonisasi.
Nilai fixed carbon tempurung kelapa lebih tinggi dari nilai fixed carbon serbuk gergaji kayu. Tingginya nilai fixed carbon ini juga tergantung dari jenis bahan baku. Tempurung kelapa memiliki struktur yang sangat keras karena mengandung komposisi lignin yang lebih besar dari selulosa dan hemiselulosa sehingga akan memperkaya jumlah karbon dalam arang tempurung kelapa setelah proses karbonisasi sedangkan serbuk gergaji kayu memiliki struktur yang sangat berpori (bersifat porositas) dan lunak dibandingkan tempurung kelapa karena komposisi lignin dari serbuk gergaji kayu lebih kecil dari selulosa dan hemiselulosanya sehingga jumlah karbon yang dihasilkan oleh serbuk gergaji kayu setelah proses karbonisasi lebih kecil dibandingkan jumlah karbon yang dihasilkan oleh tempurung kelapa.Jadi, dengan tinggi nilai fixed carbon tempurung kelapa dibandingkan serbuk gergaji kayu dapat meningkatkan nilai fixed carbon dari serbuk gergaji kayu tersebut. sehingga nilai kalor dari bahan baku menjadi arang setelah proses karbonisasi dari tempurung kelapa dan serbuk gergaji kayu akan meningkatkan kualitas suatu briket yang akan dihasilkan Dari hasil analisa bahan baku, nilai kalor arang tempurung kelapa lebih tinggi dari serbuk gergaji kayu maka tempurung kelapa berpotensi menaikkan nilai kalor dari briket yang akan dihasilkan yang dijadikan sebagai energi alternatif.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa Bahan Baku
Analisa Briket Arang Tempurung Kelapa
Setelah proses karbonisasi, maka dilakukan pembriketan arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa dengan beberapa komposisi sample yang telah ditentukan.Ukuran komposisi sample dari serbuk gergaji kayu dan tempurung
4
45 3,03 55,21 0,1
32,
76 3,59 53,17 0,2
2 613 4 10,53
32,
65 3,29 53,53 0,2
2 616 3 10,31
31,
9 628 1 10,09
14 4,04 52,15 0,2
30,
38 2,96 56,57 0,1
8 642 4 10,29
29,
90 2,72 57,09 0,1 642
4 10,25 29,
63 2,72 57,40 0,0
8 650
6 607 9 10,48
33,
kelapa akan mempengaruhi kualitas briket. Untuk mengetahui pengaruh komposisi sample dari serbuk gergaji dan tempurung kelapa tersebut maka dilakukan analisa terhadap briket yang dihasilkan. Analisa kualitas briket meliputi analisa proksimat (kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, kadar karbon terikat, nilai kalor) dan analisa kandungan sulfur.
Hal ini terjadi karena serbuk gergaji kayu bersifat porositasnya besar (kemampuan menyerap air) lebih tinggi daripada tempurung kelapa sehingga jumlah air yang diserap pun semakin banyak mengakibatkan kandungan air pada briket semakin bertambah. Selain itu, serbuk gergaji kayu berat jenisnya lebih rendah dibandingkan tempurung kelapa sehingga kerapatan serbuk gergaji kayu tersebut lebih kecil dibandingkan tempurung kelapa akibatnya kandungan air pada sebuk gergaji kayu lebih sedikit teruapkan dibandingkan tempurung kelapa.
Data hasil analisa briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa ditunjukkan pada tabel berikut ini:
Tabel 6. Data Hasil analisa serbuk gergaji kayu
dan tempurung kelapa Ket : SK = Serbuk Kayu TP = Tempurung Kelapa
VM = Volatile Moisture ASH = Abu FC = Fixed Carbon TS = Total Sulfur CAL = Calorie Value
Analisa Kadar Air (Total Moisture)
Dari hasil analisa nilai kadar air briket berkisar antara 10 - 11%. Persentase kadar air terendah sebesar 10,09 % terdapat pada komposisi briket 30% serbuk gergaji kayu : 70% tempurung kelapa.Sedangkan kadar air tertinggi sebesar 10,85 % terdapat pada komposisi briket 80% serbuk gergaji kayu : 20% tempurung kelapa. Pengaruh ukuran komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar air briket disajikan pada gambar berikut :
Gambar 4. Grafik Pengaruh komposisi briket
arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar air Dari gambar 3.1 dapat dijelaskan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka inherent moisturenya (kadar air) briket tersebut akan semakin kecil pula. Atau sebaliknya semakin tinggi kandungan serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka inherent moisturenya (kadar air) briket tersebut akan semakin tinggi.
Analisa Kadar Abu (Ash Content)
4 602 9 10,67
Dari hasil analisa nilai kadar abu briket berkisar antara 2
SAMPLE MARKS PARAMETER PROXIMATE TS CA L Moist ure *
V M AS H FC 90%SK,10%T P 80%SK,20%T P 70%SK,30%T P 60%SK,40%T P 50%SK,50%T P 40%SK,60%T P 30%SK,70%T P 20%SK,80%T P 90%SK,10%T P 10,76
34,
02 4,43 50,79 0,3
6 599 8 10,85
33,
56 4,19 51,40 0,3
- – 4,5 %. Persentase kadar abu terendah sebesar 2,72 % terdapat pada komposisi briket 10% serbuk gergaji kayu : 90% tempurung kelapa dan 20% sebuk gergaji kayu : 80% tempurung kelapa.Sedangkan kadar abu tertinggi sebesar 4,43 % terdapat pada komposisi briket 90% serbuk gergaji kayu : 10% tempurung kelapa. Pengaruh ukuran komposisi briket arang serbuk
Gambar 5.
Grafik Pengaruh komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar abu
Dari gambar 3.2 dapat dijelaskan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar abu briket tersebut akan semakin kecil pula. Atau sebaliknya semakin tinggi kandungan serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar abu briket tersebut akan semakin tinggi. Hal ini dikarenakan serbuk gergaji kayu memiliki kandungan mineral yang lebih banyak dibandingkan tempurung kelapa. Sehingga pada masing
- – masing partikel arang yang mengandung mineral akan tertinggal berupa abu setelah pembakaran briket. Apalagi dengan jumlah partikel yang semakin banyak maka kandungan abu briket pun semakin bertambah. Banyaknya kandungan abu akan menurunkan nilai kalor briket tersebut.
- – gas berupa H 2 ,
- – zat volatile ini akan bertambah di dalam briket seiring dengan semakin kecilnya ukuran partikel karena ukuran partikel yang semakin kecil akan memperbanyak jumlah partikel arang yang mengandung zat volatile. Selain itu, kandungan zat terbang mempengaruhi pembakaran dan intesitas nyala api. Kandungan zat terbang yang tinggi akan mempercepat pembakaran briket.
Analisa Kadar Zat Terbang ( Volatile Matter)
Dari hasil analisa nilai kadar zat terbang (volatile matter) briket berkisar antara 29 – 35 %. Persentase kadar zat terbang (volatile matter) terendah sebesar 29,63 % terdapat pada komposisi briket 10% serbuk gergaji kayu : 90% tempurung kelapa. Sedangkan kadar zat terbang (volatile matter) tertinggi sebesar 34,02 % terdapat pada komposisi briket 90% serbuk gergaji kayu : 10% tempurung kelapa. Pengaruh ukuran komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar zat terbang (volatile matter) briket disajikan pada gambar berikut:
Gambar 6. Grafik Pengaruh komposisi briket
arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar zat terbang (volatile matter) Dari gambar 3.3 dapat dijelaskan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar zat terbang (volatile matter) briket tersebut akan semakin kecil pula. Atau sebaliknya semakin tinggi kandungan serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar zat terbang (volatile matter) briket tersebut akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan serbuk gergaji kayu banyak mengandung senyawa volatile yang mudah terbang jika di panaskan dibandingkan tempurung kelapa.Partikel arang penyusun briket tersebut mengandung gas
CO 2 , CH 4 , uap air serta sedikit tar yang akan hilang pada saat pembakaran briket. Zat
Analisa Karbon Terikat (Fixed Carbon)
Karbon terikat (fixed carbon) disebut juga karbon padat. Karbon terikat dalam briket merupakan unsur karbon ( C ) yang terbakar pada saat oksidasi oleh oksigen dari udara. Banyaknya karbon padat tergantung dari kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang pada briket karena persentase karbon padat diperoleh dengan mengurangi 100 dari jumlah persentase kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang tersebut. Semakin besar kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang akan memperkecil kandungan fixed carbon dalam briket. Dari hasil analisa nilai kadar fixed carbon briket berkisar antara 50 – 58 %. Persentase kadar fixed carbon terendah sebesar 50,79 % terdapat pada komposisi briket 90% serbuk gergaji kayu : 10% tempurung kelapa. Sedangkan kadar fixed carbon tertinggi sebesar 57,40 % terdapat pada komposisi briket 10% serbuk gergaji kayu : 90% tempurung kelapa.Pengaruh ukuran komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar fixed carbon briket disajikan pada gambar berikut :
Gambar 7.
Grafik Pengaruh komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar fixed carbon
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar fixed carbon briket tersebut akan semakin besar. Atau sebaliknya semakin tinggi kandungan serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar zat terbang (volatile matter) briket tersebut akan kecil. Hal ini disebabkan meningkatnya kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang pada serbuk gergaji kayu yang akan menurunkan kadar karbon padat dalam briket dan sebaliknya. Kadar karbon padat berpengaruh terhadap waktu pembakaran dan nilai kalor briket. Semakin besar kandungan karbon padat maka waktu pembakaran briket akan semakin lama dan nilai kalor briket akan semakin tinggi.
Analisa Nilai Kalor (Calorific Value)
Nilai kalor briket berkaitan dengan nilai dari karbon padat briket. Semakin banyak karbon padat, nilai kalor briket semakin tinggi. Dari hasil analisa nilai kalor briket berkisar antara 5900
Gambar 8. Grafik Pengaruh komposisi briket
arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap nilai kalor Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka nilai kalor briket tersebut akan semakin besar. Atau sebaliknya semakin tinggi kandungan serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka nilai kalor briket tersebut akan kecil. Hal ini disebabkan semakin meningkatnya kadar air, kadar abu dan kadar zat terbang pada serbuk gergaji kayu sehingga kadar karbon padatnya semakin berkurang. Berkurangnya nilai karbon padat mengakibatkan nilai kalor briket semakin rendah.
Analisa Kadar Sulfur (Total Sulfur)
Pengaruh ukuran komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar sulfur suatu briket disajikan pada gambar berikut :
- – 6600 kcal/kg. Nilai kalor terendah sebesar 50,79 kcal/kg terdapat pada komposisi briket 90% serbuk gergaji kayu : 10% tempurung kelapa. Sedangkan nilai kalor tertinggi sebesar 6504 kcal/kg terdapat pada komposisi briket 10% serbuk gergaji kayu : 90% tempurung kelapa. Pengaruh ukuran komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap nilai kalor briket disajikan pada gambar berikut :
Gambar 9.
Grafik Pengaruh komposisi briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa terhadap kadar total sulfur
Energi Terbarukan. Jakarta
Gan Thay Kong.2009. Peran Biomassa Bagi
Briket Arang Dari Enceng Gondok (eichornia crasipess solm) Dengan Sagu Sebagai Pengikat . Indralaya : Jurusan Teknik Kimia UNSRI.
Brades , A.C. dan Febrina, S.T. 2008. Pembuatan
Disarankan untuk mengadakan penelitian lebih lanjut agar dalam pembuatan briket arang ini akan memberikan nilai ekonomis dan standart mutu yang lebih tinggi.
Saran
5) Briket dengan kondisi optimum terdapat pada briket dengan kandungan komposisi 10% Serbuk Gergaji Kayu : 90% Tempurung Kelapa karena memberikan hasil yang terbaik yaitu kadar air sebesar 10,25% ; kadar abu sebesar 2,72% ; kadar zat terbang sebesar 29,63% ; kadar karbon padat sebesar 57,40% ; nilai kalor sebesar 6504 kcal/kg dan kandungan sulfur sebesar 0,08%.
), dan kadar zat terbang (volatile matter) dan total sulfur biobriket meningkat, sedangkan kadar karbon padat (fixed carbon), nilai kalornya (calorific value) menurun.
content
Semakin besar kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar air (total moisture), kadar abu (ash
menurun sedangkan kadar karbon padat (fixed carbon) dan nilai kalornya (calorific value) meningkat. 4)
content ), kadar zat terbang (volatile matter ) dan total sulfur biobriket
3) Semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar air (total moisture), kadar abu (ash
2) Pembuatan briket arang serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa dapat mengurangi problem lingkungan yang diakibatkan oleh limbah serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa tersebut sehingga dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif.
Serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa sangat baik digunakan sebagai bahan baku biobriket untuk pengganti minyak tanah karena nilai kalornya yang tinggi.
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1)
Dari data hasil analisa nilai kadar sulfur briket berkisar antara 0,05 – 0,40 %. Persentase kadar sulfur terendah sebesar 0,08 terdapat pada komposisi briket 10% serbuk gergaji kayu : 90% tempurung kelapa. Sedangkan kadar sulfur tertinggi sebesar 0,36% terdapat pada komposisi briket 90% serbuk gergaji kayu : 10% tempurung kelapa.
Dari gambar 4.6 dapat dijelaskan bahwa semakin kecil kandungan komposisi serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar sulfur briket tersebut akan semakin kecil. Atau sebaliknya semakin tinggi kandungan serbuk gergaji kayu terhadap tempurung kelapa maka kadar sulfur briket tersebut akan semakin tinggi. Penurunan dan peningkatan kadar sulfur sangatlah kecil. Hal ini menunjukkan bahwa perbandingan komposisi serbuk gergaji kayu dan tempurung kelapa tidak terlalu mempengaruhi kandungan kadar sulfur dalam briket. Terjadinya kenaikan dan penurunan kandungan sulfur dapat disebabkan oleh terikutnya material lain berupa tanah yang mengandung mineral – mineral.
4. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
Maison, K.D. 2008. Briket Batubara Sebagai Alternatif Pengganti Minyak Tan ah.
Akses : 30 Maret 2010
Nasir, S. 2002. Jurnal Rekayasa Sriwijaya
Pengaruh Kondisi Operasi Pada Pembuatan briket Batubara Dengan Bahan Pengikat Dari Pati Gadung .
Indralaya : Jurusan Teknik Kimia UNSRI. NN . 2008. Menggali Energi Alternatif.
Akses : 4 april 2010. NN . 2009 .Sagu .
Akses : 30 Maret 2010. Pertiwi, B.R. dan Rismayanti. 2002. Pengaruh
Temperatur dan Waktu Karbonisasi Pada Pembuatan Briket dari Ampad Tebu . Indralaya : Jurusan Teknik Kimia UNSRI.
Putra, S. E. 2008. Kelapa Sebagai Bioindustri
Potensial Indonesia Akses : 16 April 2010.
Siregar Ahyani, Akib Ibnal.2009.Pengaruh
Ukuran Partikel Arang dan Komposisi Bahan Pengikat Pada Pembuatan Biobriket Tempurung Kelapa . Inderalaya : Jurusan Teknik Kimia UNSRI.
Suyitno. 2008. Kajian Teknologi dan Energi.
Akses : 16 April 2010.
Zainal, M. dan Ferry, Y. 2005. Prospek
Pengolahan Hasil Samping Buah Kelapa .
. Akses : 16 April 2010.