12_Favan Onu

  • View
    126

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

PENGUKURAN NILAI KALOR BAHAN BAKAR BRIKET ARANG KOMBINASI CANGKANG PALA (Myristica Fragan Houtt) dan LIMBAH SAWIT (Elaeis Guenensis)FAVAN ONU , SUDARJA, MUH. BUDI NUR RAHMAN

ABSTRACTKetergantungan manusia pada sumber energi fosil (minyak bumi dan batui bara) menyebabkan ekploitasi besar-besaran pada sumber energi tersebut. Pemanfaatan limbah cangkang pala dan limbah industri sawit mempunyai potensi dijadikan briket arang. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui kualitas briket arang kombinasi campuran limbah cangkang pala dan limbah industri sawit, baik sifat fisik maupun sifat kimia. Proses pengarangan menggunakan retort. Penelitian menggunakan dua variasi, yaitu : kombinasi campuran pala 10%, 30%, 50%, 70%, 90% dan faktor tekanan sebesar 1360 psi, 1610 psi dan 1860 psi. Pengujian kualitas briket arang dilakukan sesuai dengan ASTM Standard (ASTM, 1979), meliputi sifat fisik (kadar air ASTM D-3173, nilai kalor ASTM D-2015) sifat kimia (kadar abu ASTM D-3174, kadar zat menguap ASTM D-3175, kadar karbon terikat ASTM D3172). Hasil penelitian menunjukan bahwa nilai kalor 6092,117 7335,675 kal/g, kadar air 3,14 8,400%, kadar zat menguap 22,269 51,080%, kadar abu 7,083 15,436%, kadar karbon terikat 30,689 63,759%. Hasil briket arang dengan sifat fisik dan kimia terbaik dihasilkan pada tekanan kempa 1610 psi dengan kombinasi campuran S=70 % P=30%. Keywords : limbah cangkang pala, limbah industri sawit, briket arang, tekanan kempa, kombinasi campuran, nilai kalor.

PENDAHULUAN Ketergantungan yang besar pada sumber energi fosil (minyak bumi dan batu bara) telah menyebabkan terjadinya eksploitasi besarbesaran pada kedua sumber energi tersebut, sehingga dikhawatirkan pada energi tersebut akan cepat terkuras habis karena keduanya merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Untuk itu perlu dicari alternatif bahan bakar non fosil agar tidak tergantung pada bahan bakar tersebut. Pemanfaatan limbah pertanian ataupun limbah industri merupakan salah satu altrernatif pengganti bahan bakar dengan mengubahnya menjadi briket arang. Limbah sawit merupakan bahan pada tdari pohon kelapa sawit yang sulit terurai dan keras. Cangkang pala adalah salah satu limbah hasil pengolahan minyak pala yang mempunyai potensi besar sebagai bahan baku pembuatan briket yang jumlah ketersediaannya

sangat menjanjikan dan tidak akan pernah habis. Untuk menghasilkan briket arang harus memperhatikan tekanan kempa dan variasi campuran terhadap briket arang kombinasi campuran antara cangkang pala dengan limbah industri sawit, dimana briket arang kombinasi antara cangkang pala dengan limbah industri sawit tersebut akan diuji kualitasnya sesuai dengan standar kualitas briket arang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dan kimia briket arang kombinasi antara cangkang pala dengan limbah industri sawit dan mengetahui besar tekanan kempa dan kombinasi campuran optimal dalam pembuatan briket arang kombinasi antara cangkang pala dengan limbah industri sawit. TINJAUAN PUSTAKA Bahan bakar adalah bahan yang dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan sendirinya disertai dengan pengeluaran kalor

Seminar Nasional Teknik Mesin UMY 2010

104

(Susetyo, 2005). Pala (Myristica fragan Houtt) merupakan jenis tanaman yang tumbuh di daerah tropis dan dengan ketinggian 500-700 m dpl. Kelapa sawit (Elaeis guineensis) adalah jenis tanaman yang tumbuh subur didaerah iklim tropis khususnya pada ketinggian 0 - 500 meter dari permukaan laut dengan kelembaban tinggi. Tanaman kelapa sawit memiliki potensi yang besar untuk dimanfaatkan mulai dari daging, kulit, ampas, cangkang hingga batang. Perekatan dalam pembuatan briket arang sangat penting agar terjadi penempalan antar butiran serbuk yang kuat sehingga akan diperoleh briket arang yang kuat dan tidak rapuh. Arang adalah residu yang berbentuk padat dari hasil pembakaran kayu pada kondisi terkontrol (Soeparno, 1993). Haryanto dan Tjutju N. S. (1976) mengatakan bahwa arang adalah residu yang sebagian besar komponennya adalah karbon dan terjadi karena penguraian kayu akibat perlakuan pemanasan. Peristiwa ini terjadi pada pemanasan kayu langsung atau tidak langsung dalam timbunan, kiln, retort, tanur tanpa atau dengan udara terbatas. Sedangkan menurut Sudrajat (1997) arang adalah hasil proses pembakaran tanpa udara (destilasi kering) yang mengeluarkan sebagian zat non karbon dalam bentuk cair atau gas. Briket adalah perubahan bentuk dari bentuk curah menjadi bentuk padat yang dihasilkan dari pemampatan komponen penyusunnya disertai panas. (Nadapdap dan Budiarto dalam Afianto 1994). Sedangkan Briket arang adalah arang yang mempunyai bentuk tertentu, kerapatannya tinggi, diperoleh melalui cara pengempaan arang halus yang dicampur dengan bahan perekat misalnya pati, ter kayu, ter bitumen, dan lain-lain. Haygreen dan Bowyer (1996) dalam Hartanti (2000) menyebutkan bahwa semakin tinggi kadar air maka akan semakin rendah nilai kalor. Tekanan atau pengempaan diperlukan dalam pembuatan briket arang untuk membentuk briket dari serbuk arang sehingga dapat dipergunakan sebagai bahan bakar sebagaimana arang kayu pada umumnya. Variasi besar tekanan yang digunakan untuk pembutan briket arang oleh Hartoyo dkk. (1978) adalah 8-16 ton

dengan interval 2 ton. Kenaikan tingkat pengempaan akan menaikan berat jenisnya, penggunaan besar tekanan yang berbeda juga berpengaruh terhadap besarnya nilai kalor. Indriyanto (2000) menyatakan bahwa penambahan perekat pada pembuatan briket arang akan menambah frarsi abu sebesar 1,771,87 %. Penambahan perekat akan berpengaruh pada kadar air, berat jenis, kadar zat menguap dan kadar karbon briket arang yang dihasilkan (Prasetyo, 2004). Tinggi rendahnya kadar zat mudah menguap dipengaruhi oleh jenis bahan baku seperti seperti dikemukakan oleh Syachri (1986) dalam Soeparno (2000). Semakin rendah kadar abu maka briket arang yang dihasilkan akan semakin baik Susetyo (2004). Djatmiko dkk (1981) menyatakan arang yang bermutu baik adalah arang yang mempunyai nilai kalor dan kadar karbon yang tinggi, tetapi mempunyai kadar abu rendah. Sudiyani, dkk (1999) menyatakan bahwa semakin tinggi kadar karbon terikat pada arang maka akan makin rendah kadar zat menguap. Besarnya kadar karbon terikat berkolerasi positif terhadap nilai kalor Soeparno (1993). Hartoyo dan Nurhayati (1976) menyatakan bahwa untuk meningkatkan kadar karbon terikat dan zat menguap, suhu akhir pengarangan harus lebih besar dari 500C. Beglinger dalam Hartoyo dan Tjutju N.S. (1976) mengelompokan arang berdasarkan penggunaannya sebagai berikut : 1. Keperluan rumah tangga dan bahan bakar khusus seperti binatu, tungku, pembakar, pengeringan daging, ikan, tembakau, pengecoran logam, peleburan timah dan timbal. 2. Keperluan metalurgi seperti industri aluminium, plat baja, penyepuhan kobalt, tembaga, nikel, besi kasar, serbuk besi, baja, molybedenium, campuran logam khusus, pengecoran dan pertambangan. 3. Dalam industri kimia, arang banyak digunakan untuk karbon aktif, karbon monoksida, elektroda gelas, campuran resin, obat-obatan, makanan ternak, karet, serbuk hitam, karbon bisulfida, katalisator, pupk, perekat, magnesium,plastik, kalium sianida,

Seminar Nasional Teknik Mesin UMY 2010

105

natrium sianida, grafit, galvanisasi, dan bahan penyerap dalam silinder.

Pengujian kualitas arang dan briket arang standar kualitas dari Jepang dan Inggris seperti pada Tabel 1 berikut.

Tabel 1. Standar Nilai-nilai Sifat Fisik-Kimia Briket Arang Standar Sifat Arang Inggris Jepang Kadar Air (%) 3,5 6 Kadar Abu (%) 8,26 3-6 Zat Mudah Menguap (%) 16.41 25-30 Karbon Terikat (%) 75,33 60-80 Nilai Kalor (kal/g) 7289 6000-7000 Sumber : Hartoyo, dkk dalam Soeparno, dkk (2000)

METODOLOGI PENELITIAN Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah serbuk cangkang pala dan serbuk limbah sawit. Bahan penelitian ini merupakan limbah dari industri buah pala yang diperoleh dari Semarang, Jawa Tengah. Limbah sawit yang digunakan diperoleh dari Pangkalan Panji, Palembang, Sumatera Selatan. Bahan-bahan lain yang digunakan yaitu : perekat pati, asam benzoat untuk peneraan alat bom kalori meter, sodium karbonat (Na2CO3)dan metyl orange untuk proses titrasi pada pengujian nilai kalor Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi saringan ukuran 45 mesh, retort untuk penggarangan, oven pengeringan, kalori meter bom oksigen, tanur listrik untuk pengujian kadar abu, kadar zat mudah menguap dan kadar karbon terikat

factorial, menggunakan 2 faktor, yaitu : besarnya tekanan kempa dan kombinasi campuran limbah sawit dan cangkang pala. Tekanan kempa yang digunakan sebesar 1360 psi, 1610 psi, dan 1860 psi. Sedangkan kombinasi campuran cangkang pala pada limbah sawit adalah 10%, 30%, 50%, 70% dan 90%. Bahan perekat pati dibuat dari campuran 1,5 gram pati dalam 24 ml air dipanaskan pada suhu 800C selama 4 menit. Pengujian kualitas briket arang Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan UGM, yang dilakukan sesuai dengan ASTM standard (ASTM,1979), meliputi pengujian :

1. Nilai KalorNilai kalor merupakan faktor terpenting dalam sifat energi dan biasanya berhubungan dengan benda sebagai penghantar panas, yang dimaksud dengan pengantar panas adalah jumlah panas dalam British Termal Unit (BTU) yang dialirkan pada benda yang memiliki ketebalan satu inchi dan luas permukaan satu feet persegi selama satu jam untuk menaikan temperatur 10F pada permukaan benda tersebut. Pengujian nilai kalor menggunakan alat oksigen bom kalorimeter. Prosedur pengujian nilai kalor mengikuti metode ASTM-2015 dan ASTM D5865-03. Perhitungan nilai kalor menggunakan standar ASTM D-5865-03 dengan rumus : E = [(HC X M) + E1 + E2)/TE1 = K1 X 1 T = TC TA + CE + CR + CS

(a)

(b)

Gambar 1. Bahan yang digunakan (a) Cangkang pala (b) Limbah Sawit

Penelitian ini menggunakan rancangan percobaan acak lengkap (Completely Rondomi