ANALISIS NILAI KALOR BAHAN BAKAR BIOMASSA

YANG DAPAT DIMANFAATKAN

MENGGUNAKAN KOMPOR BIOMASSA

ABSTRAK

Nasirotunnisa. 2010. Analisis Nilai Kalor Bahan Bakar Biomassa Yang Dapat

Dimanfaatkan Menggunakan Kompor Biomassa. Jurusan Fisika Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang. Pembimbing, I: Ahmad

Abtokhi, M. Pd., II: Dr. munirul Abidin,M. A.

Kata Kunci: Bahan bakar, Biomassa, Nilai kalor

Bahan bakar dapat diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan

proses pembakaran dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar yang

digunakan pada umumnya adalah Bahan Bakar Minyak (BBM). Akan tetapi seiring

kelangkaan BBM yang berdampak pada kenaikan harganya, masyarakat mulai mencari

alternatif energi pengganti BBM yang lebih murah dan mudah didapat. Salah satu alternatif

energi tersebut adalah biomassa. Energi biomassa dapat diperoleh secara langsung dan tak

langsung dari sumbersumberhayati seperti jenis dedaunan, rerumputan, limbah pertanian,

limbah perkebunan dan juga limbah rumah tangga. Sampah dan limbah biomassa banyak

terdapat disekitar kita, namun masih belum dioptimalkan pemanfaatannya Dalam Al-Quran

surat Yasin ayat 80 dijelaskan bahwa kita dapat mengambil energi dari pohon yang hijau.

Istilah asy-syajar al-akhdar yang terdapat dalam surat Yasin ayat 80 tersebut dapat

diartikan sebagai klorofil yang mengubah tenaga radiasi matahari menjadi tenaga kimiawi

melalui proses fotosinteis. Pada proses fotosintesis, energi matahari tersimpan dalam tumbuh-

tumbuhan berupa makanan dan bahan bakar, yang nantinya akan muncul sebagai api atau

kalori sewaktu dibakar.

Kalor merupakan energi yang ditransfer dari satu benda ke benda yang lain karena

perbedaan suhu. Dengan menentukan nilai perubahan suhu (_T) pada air maka akan dapat

ditentukan besarnya kalor yang dibutuhkan, yaitu dengan menggunakan perumusan Q

m.c.T . dengan diketahuinya nilai kalor yang dibutuhkan maka dapat ditentukan pula

besarnya kadar kalor yang ada pada masing-masing bahan biomassa, yang dapat dihitung

dengan perumusan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Energi dianggap sebagai salah satu prasarana dalam mencapai kesejahteraan sebuah

daerah mengingat energi dibutuhkan untuk keperluan transportasi, industri dan rumah tangga.

Ketergantungan akan bahan bakar minyak dan gas sangat tinggi, akibatnya ketika pemerintah

pusat memutuskan kenaikan harga BBM dan gas dampaknya terlihat dengan jelas, baik pada

kalang industri maupun masyarakat pada umumnya. Berbagai pengembangan energi

alternatif telah banyak dikembangkan pada saat ini, antara lain energi matahari, energi angin,

energi panas bumi, energipanas laut dan energi biomass. Diantara sumber-sumber energi

alternatif tersebut, energi biomass merupakan sumber energi alternatif yang perlu mendapat

prioritas dalam pengembangannya dibandingkan sumber energi yang lain. Di sisi

lain,Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilkan limbah pertanian dan perkebunan

yang kurang termanfaatkan.

Pemanfaatan limbah biomassa sebagai sumber energi alternatif pada kondisi sekarang ini

merupakan hal yang sangat bermanfaat, karena dapat mengurangi ketergantungan pada bahan

bakar minyak (BBM). Di sisi lain, pengolahan limbah biomassa juga dapat menjadi upaya

strategis untuk melatih masyarakat menggunakan energi alternatif yang sumbernya tersedia

luar biasa melimpah disekitar mereka. Kelangkaan BBM yang berimbas pada kenaikan

harganya, memotifasi orang untuk berpikir mengenai energi alternatif pengganti BBM yang

lebih murah dan sumbernya mudah didapat. Ketika seseorang selalu berfikir tentang apa yang

diciptakan Allah untuk manusia maka akan mengantarkannya pada berbagai solusi atas

permasalahan-permasalahan yang ada. Sehingga pada akhirnya ia akan mengerti bahwa tidak

ada satu hal pun yang diciptakan Allah berupa hal yang siasia.

Energi alternatif dari biomassa maupun limbah lingkungan merupakan salah satu

sumber energi alternatif yang dapat diperoleh secara langsung dan tidak langsung dari

sumber-sumber hayati. Bahan bakunya (dari berbagai jenis tetumbuhan, hewan dan senyawa

organik lainnya) tersedia luar biasa melimpah di seluruh dunia, mudah diperoleh dengan

harga yang murah. Limbah biomassa seperti telah disebutkan yakni berasal dari berbagai

sumber hayati yang sangatmudah kita jumpai disekeliling kita, seperti berbagai macam daun

dan ranting pohon kering serta berbagai sampah rumah tangga. hal-hal yang dikategorikan

sebagai sampah apabila dibiarkan begitu saja akan menimbulkan berbagai permasalahan,

diantaranya banjir dan pemicu munculnya berbagai macam penyakit. Dengan menentukan

nilai perubahan suhu (_T) pada air maka akan dapat ditentukan besarnya kalor yang

dibutuhkan, yaitu dengan menggunakan perumusan Q m.c.T . Dengan diketahuinya nilai

kalor yang dibutuhkan maka dapat ditentukan pula besarnya nilai kalor yang ada pada

masing-masing bahan biomassa, yang dapat dihitung dengan perumusan

Analisanilai kalor pada beberapa bahan bakar biomassa ini diharapkan bisa dijadikan sebagai

acuan dalam penentuan jenis biomassa yang baik sebagai bahan bakar.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana mengetahui nilai kalor yang dapat

dimanfaatkan pada beberapa jenis bahan bakar biomassa menggunakan kompor biomassa?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui dan memahami nilai kalor yang dapat

dimanfaatkan pada beberapa jenis bahan bakar biomassa menggunakan kompor biomassa.

1.4 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini diberikan beberapa batasan masalah sebagai berikut

1. Sampel yang digunakan terdiri atas 9 sampel bahan bakar biomassa yakni; Sekamp

adi, sabut kelapa, batok kelapa, enceng gondok, alang-alang, daun bambu, daun

kelapa, kulit durian, kulit pisang, dan tidak menutup kemungkinan akan dapat

diaplikasikan pada jenis lainnya.

2. Dalam penelitian ini, tidak membahas tentang mengapa masing-masing bahan

memiliki nilai kalor yang berbeda.

1.5 Manfaat Penelitian

Dalam penelitian ini terdapat beberapa manfaat, diantaranya dapat diketahui nilai

kalor yang dapat dimanfaatkan pada beberapa jenis bahan bakar biomassa yang berbeda-

beda. Selain itu ditemukanya acuan dalam penentuan bahan bakar biomassa yang baik serta

dapat digunakan dalam penentuan bahan pembuatan briket biomassa sebagai salah satu

sumber energi.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Biomassa

Di Indonesia terdapat cukup banyak sumber energi alternatif yang dapat

dikembangkan, baik dengan penerapan teknologi tinggi maupun teknologi sederhana. Dengan

kondisi saat ini yang tidak menguntungkan, energi alternatif yang bisa dikembangkan dan

ditawarkan kepada masyarakat harus murah, mudah dibuat, mudah dicari sumber bahannya.

Berfikir tentang sebuah alat yang mengumpulkan dan menyimpan energimatahari,

tidak menghasilkan polusi, tidak ada biaya untuk membangun, dan dapat memperbaharui

dirinya sendiri di sepanjang hidupnya adalah berfikir tentang tumbuhan hijau. Tumbuhan

mengambil bahan-bahan mentah dari tanah dan karbon dioksida dari atmosfer dan

mengubahnya menjadi oksigen dan gula menggunakan energi sinar matahari untuk memberi

tenaga pada proses tersebut. Daun, batang, dan akarnya menyimpan energi kimia dengan

daya guna dan dapat dilepas ketika tanaman dibakar, mati dan membusuk atau ketika

dimakan oleh hewan. (Marek W, 2003)

Biomassa adalah keseluruhan makhluk hidup (hidup atau mati), misalnya tumbuh-

tumbuhan, binatang, mikroorganisme, dan bahan organik (termasuk sampah organik), unsur

utama dari biomassa adalah bermacam-macam zat kimia (molekul), yang sebagian besar

mengandung atom karbon (C). Bila kita membakar biomassa, karbon tersebut dilepaskan

keudara dalam bentuk Karbon Dioksida (CO2). (Daryanto, 2007)

2.2 Sampah

Sampah merupakan barang yang dianggap sudah tidak terpakai dan dibuang oleh

pemiliknya/pemakai sebelumnya, tetapi masih bisa dipakai jika dikelola dengan prosedur

yang benar. (Basriyanta, 2007)

2.3 Macam-macam Sampah

Jenis sampah yang ada disekitar kita cukup beraneka ragam, ada yang berupa sampah

rumah tangga, sampah industri, sampah pasar, sampah perkebunana, sampah pertanian,

sampah peternakan, sampah institusi (kantor dan sekolah), dan lain sebagainya. Berdasarkan

asalnya, sampah dapat digolongkan menjadi dua, yaitu:

(Basriyanta, 2007)

1. Sampah Organik

Sampah organik adalah sampah yang dihasilkan dari bahan-bahan hayati yang dapat

didegradasi oleh mikroba atau berdifat biodegradable. Sampah ini dengan mudah dapat

diuraikan melalui proses alami. Sebagian besar sampah rumah tangga merupakan sampah

organik, misalnya sampah dari dapur, sisa-sisa makanan, pembungkus (selain kertas, karet

dan plastik), tepung, sayuran, kulit buah, daun dan ranting.

2. Sampah Anorganik

Sampah anorganik adalah sampah yang dihasilkan dari bahan-bahan hayati, baik

berupa produk sintetik maupun hasil proses teknologi pengolahan bahan tambang. Sampah

anorganik dibedakan atas sampah logam dan produkproduk olahannya, sampah plastik,

sampah kertas, sampah kaca dan keramik, dan sampah detergen. Sebagian sampah anorganik

tidak dapat diolah oleh alam/mikroorganisme secara keseluruhan (unbiodegradable).

Sementara sebagian lainnya dapat diuraikan namun dalam jangka waktu yang lama. Sampah

jenis ini pada tingkat rumah tangga misalnya botol plastik, botol gelas, tas plastik dan kaleng.

2.4 Sumber Biomassa

Sumber energi biomassa adalah sumber energi yang berasal dari bahan nabati

termasuk limbah yang berasal dari manusia atau hewan. Dilihat dari sumbernya, biomassa

berasal dari hutan, perkebunan, lahan masyarakat (kebun campuran, tegalan, sawah dan

pekarangan) dan limbah kota. (Daryanto, 2007)

Semua bahan organik yang sudah berbentuk limbah beserta turunannya yang masih

memiliki sejumlah energi dapat diubah menjadi bahan bakar biomassa. Berdasarkan definisi

tersebut, banyak pilihan peluang bisa ditempuh. Di setiap tempat, dimana banyak dijumpai

limbah organik sebagai hasil ikutan dari kegiatan industri dan pertanian. Misalnya, sekam

padi, jerami, serbuk gergaji, eceng gondok, dedaunan, rerumputan, gambut, cocodust, serta

sampah rumah tangga merupakan bahan baku sangat potensial untuk produksi bahan bakar

biomassa.

2.5 Pembakaran

Dalam ensiklopedi sains dan kehidupan (2003) disebutkan bahwa Pembakaran

umumnya merupakan reaksi eksoterm antara suatu bahan dengan gas oksigen. Selain itu

pembakaran dapat pula melibatkan gas lain seperti klorin. Penjelasan lain tentang

pembakaran yakni, Pembakaran merupakan oksidasi cepat bahan bakar disertai dengan

produksi panas dan cahaya. Pembakaran sempurna bahan bakar terjadi hanya jika ada

pasokan oksigen yang cukup. (UNEP, 2006).

Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan mengalami oksidasi perlahan-

lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi dipakai untuk menaikkan

suhu bahan secara pelan-pelan sampai mencapai suhu nyala. Pembakaran sempurna adalah

pembakaran dimana semua konstituen yang dapat terbakar di dalam bahan bakar membentuk

gas CO2, air (H2O), dan gas SO2, sehingga tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa.

(Turms, 2000)

2.6 Bahan Bakar

Bahan bakar diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses

pembakaran tersebut dengan sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar

utama dewasa ini adalah bahan bakar fosil, yaitu gas alam, minyak bumi, dan batu bara.

Bahan bakar fosil itu berasal dari pelapukan sisa organisme, baik tumbuhan atau hewan.

Pembentukan bahan bakar fosil ini memerlukan waktu ribuan sampai jutaan tahun. Bahan

bakar dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor, yang dapat digunakan baik secara

langsung maupun tidak langsung. Penggunan kalor pada proses pembakaran secara langsung

contohnya untuk memasak dan instalasi pemanas. Sedangkan penggunaan kalor secara tidak

langsung contohnya diubahnya kalor menjadi energi mekanik, seperti pada motor bakar dan

juga diubahnya kalor menjadi energi listrik seperti pada pembangkit listrik tenaga uap, tenaga

gas dan tenaga diesel.

Bahan bakar konvensional, ditinjau dari keadaan dan wujudnya dapat berupa padat, cair

atau gas. Sedangkan jika ditinjau dari cara terjadinya yaitu secara alamiah dan non-alamiah

atau buatan. Bahan bakar padat alamiah diantaranya: antrasit, batubara bitumen, lignit, kayu

api, sisa tumbuhan. Termasuk bahan bakar padat nonalamiah antara lain: kokas, semi-kokas,

arang, briket, bris, serta bahan bakar nuklir. Bahan bakar cair non-alamiah antara lain: bensin

atau gasolin, kerosin atau minyak tanah, minyak solar, minyak residu, dan juga bahan bakar

padat yang diproses menjadi bahan bakar cair seperti minyak resin dan bahan bakar sintetis.

Bahan bakar gas alamiah misalnya: gas alam dan gas petroleum, sedang bahan bakar gas non-

alamiah misalnya gas rengkah (atau cracking gas) dan producer gas. (Turms, 2000)

2.7 Analisis Kalor

Panas atau kalor merupakan salah satu bentuk energi. Suatu benda dapat melepas

kalor pada benda-benda lain dan kalor yang diterima benda lain akan sama dengan kalor yang

dilepas benda tersebut. Dalam hal ini berlaku Asas Black yaitu kalor yang dilepas = kalor

yang diterima. (Sugiasih, 2007).

Kalor juga didefinisikan sebagai energi yang berpindah dari satu tempat ke tempat

yang lain akibat adanya perbedaan suhu. Kalor secara alamiah akan mengalir dari benda yang

suhunya lebih tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah. Dalam satuan SI, kalor

memmpunyai satuan Joule.

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

a. Tempat Penelitian

Penelitian dan perakitan alat dilakukan di Laboratorium Instrumentasi Fisika

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang. Sedangkan untuk

pengambilan sample dilakukan secara kondisional.

b. Waktu Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan pada bulan Maret 2010 April 2010

3.2 Alat dan Bahan

9. Alat

Beberapa alat yang akan digunakan dalam penelitian ini ditunjukan pada tabel 3.1:

9. Bahan

Pada penelitian bahan yang akan digunakan berupa 9 macam sampel yang

berasal dari limbah pertanian, limbah lingkungan dan limbah rumah tangga,

diantaranya seperti daun dan dan kulit buah. 9 sampel yang akan digunakan sebagai

berikut:

1. Sekam padi

2. Sabut kelapa

3. Batok kelapa

4. Enceng gondok

5. Alang-alang

6. Daun bambu

7. Daun kelapa

8. Kulit buah durian

9. Kulit buah pisang

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil dan Pembahasan Pengeringan Bahan Biomassa

Proses pengeringan untuk tiap bahan biomassa berbeda, dari mulai suhu serta

lamanya waktu pengeringan. Proses pengeringan bahan biomassa ini menggunakan 5 sampel

untuk tiap-tiap jenis bahan biomassa. Untuk bahan biomassa yang didapatkan dalam keadaan

telah kering seperti, sekam padi, batok kelapa, sabut kelapa, daun kelapa, daun bambu, kulit

durian, kulit pisang dan alang-alang pada saat pengovenan menggunakan suhu 80 oC dengan

waktu kurang lebih 600 sekon (10 menit). Sedangkan untuk enceng gondok dikarenakan

kandungan airnya yang banyak dan masih basah ketika diperoleh maka dioven dengan suhu

yang lebih tinngi yakni 150 oC dengan acuan waktu yang sama seperti ketika mengoven

bahan yang telah kering, yakni selama kurang lebih 600 sekon (10 menit).

4.1.1 Enceng Gondok

Tabel 4.1 Massa eceng gondok sebelum dan setelah pengeringan

No mawal (gr) makhir (gr)

1. 10 0,427

2. 10 0,730

3. 10 0,953

4. 10 0,710

5. 10 0,725

m =10 m = 0,709

Enceng gondok yang merupakan biota air, dapat dipastikan bahwa kandungan air yang

dimilikinya banyak. Dari data diatas diketahui bahwa m awal enceng gondok adalah 10 gram.

Setelah dikeringkan dengan oven selama 600 sekon (10 menit) pada suhu 150 oC didapatkan

m akhir adalah 0,709 gram. Dari tabel 4.1 diketahui massa rata-rata dari sampel enceng gondok

sebelum dikeringkan dan massa rata-rata setelah dikeringkan tidak sama, bahkan bisa

dikatakan mengalami penurunan yang sangat drastis. Dari hasil pengeringan tersebut

diketahui kandungan air dari enceng gondok, sebesar 9,291 gram.

4.1.2 Batok Kelapa