13

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan pada pertengahan bulan desember 2017. Untuk persiapan

bahan, meliputi persiapan tempurung kelapa dan kayu randu, pengeringan,

pembentukan, dan penelitian biobriket. Untuk pengeringan bahan baku di lakukan di

Labolatorium Ilmu Teknologi Pangan Universitas Muhammadiyah Malang.

Selanjutnya untuk pembuatan biobriket, meliputi pengayakan, pencampuran, di lakukan

di Labolatorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang dan untuk

pengepresan di lakukan di Labolatorium Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Malang. Analisa nilai kalor di lakukan di Laboraturium FMIPA Universitas Malang.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang di gunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

Tungku Pengarangan

Tungku pengarangan di gunakan sebagai tempat untuk pengarangan

tempurung kelapa dan kayu randu sebelum di lakukannya penumbukan untuk

menjadikan serbuk bioarang. Gambar tungku pengarangan dapat di lihat pada

gambar 3.1.

Gambar 3.1 Tungku Pengarangan

14

Saringan (pengayak)

Saringan di gunakan untuk mengayak serbuk bioarang agar mendapat serbuk

bioarang dengan ukuran yang seragam. Gambar saringan (pengayak) dapat di

lihat pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 Saringan (pengayak)

Ember

Ember di gunakan sebagai tempat pencampuran adonan dari bioarang dengan

perekat. Gambar ember dapat di lihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Ember

15

Lumpang dan Alu

Lumpang dan alu di gunakan sebagai alat untuk menumbuk bioarang yang telah

di keringkan dari tungku pengarangan untuk di jadikan serbuk bioarang.

Gambar lumpang dan alu dapat di lihat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Lumpang dan Alu

Cetakan

Cetakan briket bioarang di gunakan untuk mencetak adonan briket yang sudah

tercampur rata dengat perekat, agar briket memiliki bentuk yang seragam.

Cetakan briket dapat di lihat pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Cetakan Briket

16

Pengepres hidrolik

Pengepres di gunakan untuk memadatkan bioarang yang telah di cetak agar

briket tidak mudah pecah. Pengepres hidrolik dapat di lihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Pengepres Hidrolik

Furnace,

Furnace di gunakan untuk memanaskan sampel contoh uji kadar abu dengan

suhu yang tinggi. Furnace dapat di lihat pada gambar 3.7.

Gambar 3.7 Furnace

17

Bomb calorimeter

Bomb calorimeter di gunakan sebagai alat pengukur nilai kalor dari briket yang

di hasilkan. Gambar bomb calorimeter dapat di lihat pada gambar 3.8.

Gambar 3.8 Bomb Calorimeter

Oven

Oven di gunakan sebagai pengering bioarang yang telah di cetak agar mudah

proses penyalaanya pada saat proses pembakaran. Gambar oven dapat di lihat

pada gambar 3.9.

18

Gambar 3.9. Oven

Timbangan digital

Timbangan digital di gunakan untuk mengetahui selisih briket sebelum di oven

dan sesudah di oven. Gambar timbangan digital dapat di lihat pada gambar 3.10.

Gambar 3.10 Timbangan Digital

19

3.2.2 Bahan

Bahan-bahan yang di gunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Tempurung kelapa

2. Kayu Randu

3. Tepung Tapioka

4. Air

20

3.3. Flowchart

Gambar 3.10 Flowchart

Start

Persiapan Bahan

Pengeringan

Penyaringan

Pencampuran

Penggilingan

Pengarangan

Pengolahan Data

Analisa

Pengujian

Pencetakan

Selesai

Perekat

21

3.4. Variabel Yang di Gunakan

Untuk pembuatan briket variabel yang di gunakan meliputi :

Variabel Tetap

Suhu Pengeringan Bahan 80° C selama 24 jam

Suhu Pengeringan Briket 75° C selama 6 jam

Perekat Tapioka 30 %

Total Berat Briket 70 gr

Ayakan 30 Mesh

Diameter Cetakan 6 cm

Variabel bebas

1. Komposisi Bahan

Tempurung Kelapa Kayu Randu

0% 100%

60% 40%

50% 50%

40% 60%

80% 20%

100% 0%

2. Kuat Tekan 1 KN, 3 KN waktu kompaksi 5 detik

3.5 Prosedur Kerja

3.5.1 Pembuatan arang tempurung kelapa dan kayu randu.

Tahap pertama membersihkan tempurung kelapa dam kayu randu dari

sabut dan kulit yang masih menempel, selanjutnya keringkan tempurung

kelapa dan kayu randu menggunakan oven dengan suhu 80oC selama 24 jam.

22

Selanjutnya siapkan tabung karbonisasi untuk memulai proses pengarangan,

proses pengarangan menggunakan sistem pembakaran tidak sempurna atau

pirolisis. Maksud pembakaran tidak sempurna adalah pembakaran dimana

pasokan oksigen dibatasi. Pembakaran dilakukan diruangan tertutup dengan

adanya sedikit pemasukan oksigen. Dengan metode pembakaran seperti ini

maka apabila suatu material telah berubah menjadi karbon maka api akan

mati dengan sendirinya. kemudian tempurung kelapa dan kayu randu di

masukkan di tabung karbonasi secara bergantian, tahap terakhir Proses

pembakaran di lakukan sehingga tempurung kelapa dan kayu randu menjadi

arang.

3.5.2 Tahap pembuatan biobriket

Tahap pertama mendinginkan arang tempurung kelapa dan kayu randu

dari tabung karbonasi. Selanjutnya hancurkan arang secara bergantian (di

pisah) dengan cara di tumbuk menggunakan lumpang dan alu hingga

menjadi serbuk halus lalu di saring menggunakan saringan berukuran

lolosan 30 mesh. kemudian siapkan air dan tepung tapioka untuk membuat

perekat, dengan cara campur air dan tepung tapioca di panci dan panaskan

di kompor dan aduk hingga menghasilkan lem perekat. Lalu campurkan

adonan perekat dengan biobriket yang sudah di saring dengat perbandingan

yang di butuhkan. Tahap berikutnya yaitu pencetak adonan dengan

menggunakan cetakan briket ukuran diameter 6cm. Setelah itu padatkan

dengan pengepres hidrolik tekanan 1 KN dan 3 KN dengan waktu

kompaksi 5 detik, bertujuan mendapatkan kerapatan pada briket. Briket

yang telah di kempa di keluarkan dari cetakan, kemudian di timbang berat

briket untuk mengetahui berat basah briket tersebut. Setelah berat basah

dari briket di ketahui, kemudian briket di masukkan ke dalam oven selama

6jam dengan suhu 75oC untuk mengurangi kadar air yang masih

terkandung dalam briket. Setelah di oven briket di keluarkan dan di

23

dinginkan dengan cara di angin-anginkan, kemudian briket di timbang lagi

untuk mengetahui berat briket pada saat kering setelah proses pengovenan,

setelah semua tahap terselesaikan briket siap di lakukan uji standart

kelayakan.

3.6 Analisa

3.6.1. Kadar Air

Kadar air yang terkandung pada briket sangat mempengaruhi kualitas

briket yang dihasilkan, karna akan mempengaruhi nyala api, nilai kalor dan

pembakarannya. Kadar air yang tinggi menyebabkan nilai kalor yang di

hasilkan akan rendah, karena energi yang di hasilkan banyak terserap untuk

menguapkan air. Kadar air dapat di hitung menggunakan persamaan:

Ka = 𝑚𝑏−𝑚𝑘

𝑚𝑏 x 100% ......................................(1)

Dimana: Ka = kadar air (%)

mb= massa basah briket (gram)

mk= massa kering briket (gram)

3.6.2. Kuat Tekan

Kuat tekan dilakukan untuk mengetahui kualitas optimum uji

ketahanan pada briket dengan menggunakan mesin press (kempa

hidrolik). Kuat tekan pada briket dapat di hitung dengan menggunakan

persamaan :

Dimana : = Kuat tekan (kg/cm2).

P = Beban tekanan (kg).

A= luas penampang tertekan (cm2)

3.6.3. Kerapatan (Densitas)

Briket dengan kerapatan tinggi menunjukkan nilai kerapatan, keteguhan

tekan, kadar abu, karbon terikat, dan nilai kalor yang lebih tinggi dibanding

24

briket dengan kerapatan rendah. Kerapatan briket dapat di hitung dengan

menggunakan persamaan :

p = 𝑚𝑘

0.25𝑡𝜋𝐷2 .....................................................(3)

dimana : p = kerapatan (gram/cm3)

D= diameter briket (cm)

t = tinggi briket (cm)

mk= massa kering briket

3.6.4. Kadara Abu

Kadar abu merupakan campuran dari komponen anorganik atau

mineral. Bahan terdiri dari anorganik, sedangkan sisanya merupakan

unsur-unsur mineral. Unsur juga dikenal sebagai zat organik atau kadar

abu. Kadar abu tersebut dapat menunjukan total mineral dalam suatu

bahan. Bahan-bahan organik dalam proses pembakaran akan terbakar tetapi

komponen anorganiknya tidak, karena itulah disebut sebagai kadar abu.

dalam biomassa salah satu unsur utama yang terkandung dalam abu adalah

silika dan pengaruhnya kurang baik terhadap nilai kalor yang di hasilkan.

Kadar abu dapat di hitung menggunakan persamaan :

Kadar abu (%) =(𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑏𝑢−𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑎𝑤𝑎𝑛)

(𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔) x 100% …………(4)

3.6.5. Nilai Kalor

Nilai kalor sangat menentukan kualitas pada briket arang. Semakin

tinggi nilai kalor briket arang saat pembakaran, maks semakin baik pula

kualitas briket arang yang di hasilkan. Nilai kalor pada briket dapat di

hitung menggunakan persamaan:

Hbb = △𝑡 (𝑁𝑎−𝑚𝑎)

𝑚𝑏𝑏 ..........................................(5)

Dimana : Hbb = Nilai kalor (kal/gram)

Na = Nilai ekivalen air

mbb = massa bahan bakar (gram)

25

ma = massa air dalam bejana (gram)

△ 𝑡 = kenaikan suhu pada bejana dalam (0C)

3.6.6. Nyala Api

Nyala api pada briket dipengaruhi dari komposisi bahan, nilai kalor

kadar air, kadar abu dan kerapatan briket. Kuat tekan pada briket juga sangat

mempengaruhi, karna semakin kuat penekanannya maka struktur briket

akan menjadi lebih padat dan menghasilkan nyala api yang lebih besar dan

sebaliknya. Untuk pengukuran lama nyala api yang di butuhkan untuk

mendidihkan air yaitu dengan menggunakan Stopwatch, pengukuran

dilakukan ketika api sudah menyala merata pada briket sampai air

mendidih.