PENGARUH VARIASI TEKANAN PENGEPRESAN

TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET ARANG

TEMPURUNG KELAPA

Skripsi

diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Oleh Andi Kurniawan NIM.5201413048

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2017

iii

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar

akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas Negeri

Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri,

tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan masukan Tim

Penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis

atau dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas

dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama

pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemuduan

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka

saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang

telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma

yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang, 16 Agustus 2017

Yang membuat pernyataan,

Andi Kurniawan

5201413048

v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“maka sesungguhnya beserta kesulitan itu ada kemudahan...”

(QS. Al Insyirah: 5)

Persembahan

Untuk Bapak Sarmanto dan Ibu Sukarni tercinta

vi

ABSTRAK

Kurniawan, Andi. 2017. Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan terhadap

Karakteristik Briket Arang Tempurung Kelapa. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin.

Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Tujuan penelitian untuk mengetahui pengaruh variasi tekanan pengepresan

terhadap karakteristik briket dan nilai tekanan pengepresan yang terbaik .

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Variabel bebas dalam

penelitian ini adalah variasi tekanan pengepresan 50 kg/cm2, 100 kg/cm2, dan 150

kg/cm2. Variabel terikatnya adalah nilai kalor, kadar air, dan shatter index. Variabel

kontrolnya adalah ukuran cetakan, ukuran serbuk arang, dan jumlah perekat.

Analisis data menggunakan analisis deskriptif. Data yang diperoleh dari hasil

pengujian berupa angka, kemudian disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.

Hasil penelitian menunjukan bahwa tekanan pengepresan berpengaruh

terhadap nilai kalor, kadar air, dan shatter index. Semakin tinggi nilai tekanan

pengepresan, maka karakteristik briket yang dihasilkan semakin baik. Karakteristik

briket yang meliputi nilai kalor dan kadar air terbaik dihasilkan oleh tekanan

pengepresan sebesar 100 kg/cm2, yaitu nilai kalor sebesar 7087,63 kal/g, kadar air

sebesar 3,74 % , sedangkan untuk shatter index terbaik dihasilkan oleh tekanan

pengepresan 150 kg/cm2 yaitu sebesar 0,02 %.

Kesimpulan dari penelitian ini adalah tekanan pengepresan berpengaruh

terhadap nilai nilai kalor, kadar air, dan shatter index, untuk nilai pengepresan yang

terbaik yaitu pada tekanan 100-150 kg/cm2.

Kata Kunci: Briket, Tekanan, Karakteristik

vii

ABSTRACT

Kurniawan, Andi. 2017. Effect of Pressing Variation on Character Characteristic of Coconut Shell Charcoal. Essay. Jurusan Teknik Mesin. Fakultas Teknik

Universitas Negeri Semarang.

The purpose of this research is to know the influence of pressure variation

of pressing on briquette characteristic and pressure value of best pressing. This research uses experimental method. The independent variables in this

research are pressure pressing variation 50 kg / cm2, 100 kg / cm2, and 150 kg / cm2. The dependent variable is the calorific value, the moisture content, and the shatter index. The control variables are the size of the mold, the size of the charcoal powder, and the amount of adhesive. Data analysis using descriptive analysis. Data obtained from test results in the form of numbers, then presented in the form of tables and graphs.

The results showed that pressing pressures affect the calorific value, moisture content, and shatter index. The higher the pressing pressure, the better the briquette characteristics. Characteristics of briquettes that include the best heat and moisture value produced by pressing presses of 100 kg / cm2, the calorific value of 7087.63 cal / g, water content of 3.74%, while for the best shatter index produced by pressing pressures of 150 kg / cm2 that is 0,02%.

The conclusion of this research is pressure pressing influence to value of calorific value, moisture content, and shatter index, for best pressing value that is at pressure 100-150 kg / cm2. Keywords: Briquette, Pressure, Characteristics

viii

PRAKATA

Alhamdulillah, puji syukur kehadirat Allah SWT berkat rahmat dan

hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul

“Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan terhadap Karakteristik Briket Arang

Tempurung Kelapa” dalam rangka menyelesaikan studi Strata Satu untuk mencapai

gelar Sarjana Pendidikan di Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena

itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih serta

penghargaan kepada:

1. Dr. Nur Qudus M.T, dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Rusiyanto, S.Pd., M.T., ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri

Semarang

3. Drs. Pramono, M.Pd., selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan, arahan, motivasi, dan saran dalam penyelesaian skripsi ini.

4. Drs. Sunyoto, M. Si., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan, arahan, motivasi, dan saran dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Ayah dan Ibu tercinta yang selalu memberikan motivasi dan doa.

6. Semua pihak yang telah memberikan motivasi dan saran kepada penulis dalam

penyelesaian skripsi ini yang tidak dapat penulis sebut satu persatu.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan

dunia pendidikan pada khususnya.

Semarang, Juli 2017

ix

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iv

HALAM PERNYATAAN KEASLIAN ..................................................... v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN .............................................................. vi

ABSTRAK .................................................................................................. vii

ABSTRACT .................................................................................................. viii

PRAKATA .................................................................................................. ix

DAFTAR ISI ............................................................................................... x

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiii

BAB I. PENDAHULUAN .......................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah........................................................... 1

1.2 Identifikasi Masalah ................................................................. 3

1.3 Pembatasan Masalah ................................................................ 4

1.4 Rumusan Masalah .................................................................... 5

1.5 Tujuan Penelitian ..................................................................... 5

1.6 Manfaat Penelitian ................................................................... 5

BAB II. KAJIAN PUSTAKA ..................................................................... 6

2.1 Kajian Teori.............................................................................. 6

2.1.1 Briket ............................................................................. 6

2.1.2 Tekanan Pengepresan ..................................................... 10

2.1.3 Karakteristik Briket ........................................................ 12

1. Nilai Kalor.................................................................. 12

2. Kadar Air.................................................................... 13

3. Shatter Index .............................................................. 14

2.2 Kajian Penelitian yang Relevan ............................................... 15

2.3 Kerangka Pikir Penelitian......................................................... 17

x

BAB III. METODE PENELITIAN............................................................. 19

3.1 Desain Penelitian ...................................................................... 19

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................. 20

3.2.1 Waktu Penelitian .......................................................... 20

3.2.2 Tempat Penelitian ......................................................... 20

3.3 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................ 20

3.3.1 Alat Penelitian .............................................................. 20

3.3.2 Bahan Penelitian ........................................................... 20

3.4 Variabel Penelitian ................................................................... 21

3.4.1 Variabel Bebas ........................................................... 21

3.4.2 Variabel Terikat ......................................................... 21

3.4.3 Variabel Terkendali .................................................... 21

3.5 Teknik Pengumpulan Data ....................................................... 21

3.5.1 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ........................ 21

3.5.2 Proses Penelitian ........................................................ 22

3.5.3 Data Penelitian ........................................................... 30

3.6 Teknik Analisis Data ................................................................ 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 33

4.1 Deskripsi Data .......................................................................... 33

4.1.1 Pengujian Nilai Kalor................................................. 33

4.1.2 Pengujian Kadar Air................................................... 34

4.1.3 Pengujian Shatter Index ............................................. 34

4.2 Analisis Data ............................................................................ 35

4.2.1 Nilai Kalor.................................................................. 35

4.2.2 Kadar Air.................................................................... 37

4.2.3 Shatter Index .............................................................. 38

4.3 Pembahasan .............................................................................. 39

BAB V PENUTUP ...................................................................................... 43

5.1 Simpulan................................................................................... 43

5.2 Saran ......................................................................................... 43

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 45

xi

LAMPIRAN ................................................................................................ 48

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat briket arang buatan Jepang,Inggris, USA, dan indonesia ... 9

Tabel 3.1 Jumlah Sampel Uji ...................................................................... 19

Tabel 3.2 Data Instrumen Penelitian Nilai Kalor ........................................ 30

Tabel 3.3 Data Instrumen Penelitian Kadar Air .......................................... 31

Tabel 3.4 Data Instrumen Penelitian Shatter Index .................................... 31

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Nilai Kalor ........................................................ 33

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kadar Air .......................................................... 34

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Shatter Index ..................................................... 35

Tabel 4.4 Rangkuman Hasil Penelitian ....................................................... 39

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Uji Drop Test (ASTM D 440-86) ............................................ 14

Gambar 3.1 Ukuran Spesimen .................................................................... 19

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian .......................................................... 22

Gambar 3.3 Reaktor .................................................................................... 23

Gambar 3.4 Thermocontrol ........................................................................ 23

Gambar 3.5 Proses pengovenan .................................................................. 24

Gambar 3.6 Kawat niklin ............................................................................ 24

Gambar 3.7 Pemasangan kawat niklin ........................................................ 25

Gambar 3.8 Penambahan aquades............................................................... 25

Gambar 3.9 Reaktor .................................................................................... 25

Gambar 3.10 Bejana pemanas ..................................................................... 26

Gambar 3.11 Metil red ................................................................................ 27

Gambar 3.12 Larutan Na2CO3 ................................................................... 27

Gambar 3.13 Oven ...................................................................................... 28

Gambar 3.14 Proses pengujian .................................................................... 29

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Nilai Kalor ............................................ 36

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Kadar Air .............................................. 37

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Shatter Index ......................................... 38

Gambar 4.4 Grafik Gabungan karakteristik briket ...................................... 39

xiii

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi fosil telah menjadi penggerak pertumbuhan ekonomi Indonesia

dimasa lalu dan saat ini. Di masa depan diharapkan tren pengembangan energi

akan bergeser dari energi berbasis fosil menjadi energi baru terbarukan,

sepanjang keekonomiannya memenuhi. Hal ini disebabkan karena energi fosil

merupakan sumber daya yang tidak dapat diperbarui sehingga lambat laun akan

habis, padahal Indonesia mempunyai sumber daya energi terbarukan yang

signifikan (BPPT, 2016: 17).

Cadangan energi fosil yang kian hari kian menipis karena terus

dieksploitasi dan tidak dapat diperbarui sehingga mendorong diperlukannya

pemecahan masalah untuk menghindari krisis energi. Salah satunya adalah

pengembangan energi terbarukan yang berasal dari sampah organik atau

biomassa.

Biomassa, dalam industri produksi energi, merujuk pada

bahan biologis yang hidup atau baru mati yang dapat digunakan sebagai

sumber bahan bakar atau untuk produksi industrial. Umumnya biomassa

merujuk pada materi tumbuhan yang dipelihara untuk digunakan

sebagai biofuel, tetapi dapat juga mencakup materi tumbuhan atau hewan yang

digunakan untuk produksi serat, bahan kimia, atau panas. Biomassa dapat pula

meliputi limbah terbiodegradasi yang dapat dibakar sebagai bahan bakar.

Biomassa tidak mencakup materi organik yang telah tertransformasi oleh

2

proses geologis menjadi zat seperti batu bara atau minyak bumi. Berbagai cara

yang telah dikembangkan dalam proses pengolahan biomassa, salah satunya

yaitu pembriketan.

Salah satu industri briket yang berlokasi di desa Jagong, kecamatan

Kunduran, kabupaten Blora, Jawa Tengah yaitu CV.Kharisma Mandiri CO.

Perusahaan briket ini telah berdiri sejak tahun 2010 dan telah mengekspor

produknya ke beberapa negara. Seperti beberapa industri briket lain CV.

Kharisma Mandiri CO ini juga memiliki beberapa kendala - kendala dalam

proses produksinya. Beberapa kendala dalam proses produksinya yaitu dalam

proses pengeringan, takaran campuran dari perekat briket, kepadatan dari

briket yang dihasilkan, dll.

Kepadatan dari briket salah satunya ditentukan oleh tekanan saat

pengepresan briket. Beberapa pembeli briket dari CV. Kharisma Mandiri CO

menginginkan briket yang kuat atau jika diuji jatuh maka briket tidak mudah

hancur. Untuk memenuhi keinginan pembeli, CV. Kharisma Mandiri

mengatasinya dengan memperbanyak jumlah dari perekat yang berbahan dari

tepung tapioka, namun hal ini dapat menyebabkan briket berbau kecut karena

tepung tapioka yang banyak dapat menyebabkan fermentasi pada briket. Salah

satu solusi yang dapat diambil adalah memperbesar nilai tekanan pengepresan

dengan konsentrasi perekat tetap sehingga tetap kuat namun tidak berbau kecut.

Di CV. Kharisma Mandiri penggunakan pengepresan model screw

sehingga tidak dapat diatur berapa tekanan ideal agar dihasilkan briket yang

lebih padat dan mampu memenuhi keinginan dari pembeli.

3

Pembuatan briket dimulai dari pengarangan bahan baku selanjutnya

dicampurkan dengan perekat tepung tapioka dan dicetak menggunakan mesin

pencetak dan yang terakhir yaitu pengeringan briket. Menurut penelitian

Patabang (2012: 292) “kandungan bahan perekat yang terbaik yaitu pada

kondisi campuran 7%”. Sedangkan untuk besar nilai tekanan pengepresan,

menurut penelitian Reni Setiowati dan M. Triono (2014: 30) menyatakan

bahwa “tekanan yang efisien adalah 100-150 N/cm2. Nilai densitas paling

optimum adalah 0,634 gr/cm3. Nilai kekuatan mekanik paling optimum adalah

34.167 N/cm2”. Subroto (2007: 79) menyatakan bahwa “penambahan tekanan

pembriketan akan menaikan nilai kekuatan mekanik dan memperlambat waktu

pembakaran, namun kenaikan ini akan mencapai titik maksimal pada tekanan

150 kg/cm2 yaitu kekuatan mekanik sebesar 18,939 kg/cm2 dan waktu

pembakaran selama 53 menit”. Sedangkan untuk suhu pengeringan menurut

Mangin (2015: 35) “ pemanasan pada suhu 100oC lebih optimimal di banding

dengan yang lebih tinggi”, hal ini karena menggunakan perekat tepung kanji

“Materi ini jika mendapat panas lebih maka komposisi kimianya akan

berantakan”.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan pengamatan lapangan terindikasi masalah sebagai berikut,

1. Kualitas dari briket dipengaruhi oleh kualitas bahan baku, jumlah campuran

perekat briket,nilai pengepresan dan lama pengovenan.

4

2. Briket mudah hancur dapat disebabkan oleh jumlah campuran perekat yang

tidak sesuai atau nilai pengepresannya kecil.

3. Jumlah perekat yang terlalu banyak dapat membuat briket tidak mudah

hancur namun dapat menyebabkan biket berbau kecut.

4. Nilai pengepresan yang lebih besar dapat membuat briket tidak mudah

hancur.

1.3 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah dilakukan agar penelitian lebih terarah dan tidak

menyimpang dari inti penelitian.

1. Dalam penelitian ini menggunakan bahan baku dari arang tempurung

kelapa.

2. Perekat yang digunakan yaitu tepung tapioka sebanyak 5% dari berat briket

yaitu 100 gr..

3. Variasi tekanan yang akan digunakan yaitu 50 Kg/cm2, 100 Kg/cm2, dan

150 Kg/cm2 .

4. Pengeringan menggunakan suhu 100oC selama 2 jam.

5. Karakteristik briket yang akan diteliti adala nilai kalor, kadar air, dan shatter

index.

5

1.4 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka dapat

dirumuskan permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh variasi tekanan pengepresan terhadap karakteristik

briket yang dihasilkan?

2. Berapakah tekanan pengepresan yang terbaik untuk mendapatkan briket

yang berkualitas?

1.5 Tujuan Penelitian

Adapun dalam penelitian ini, penulis mempunyai tujuan sebagai

berikut:

1. Untuk mengetahui pengaruh variasi tekanan terhadap karakteristik briket

yang dihasilkan.

2. Untuk mengetahui tekanan pengepresan yang terbaik untuk mendapatkan

briket yang berkualitas.

1.6 Manfaat penelitian

1. Manfaat Teoritis

a. Sebagai sumber informasi dalam penelitian sejenis.

2. Manfaat Praktis

a. Sebagai bahan informasi dalam pembuatan briket di indutri.

6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Kajian Teori

2.1.1 Briket

Briket adalah perubahan bentuk material yang pada awalnya

berupa serbuk atau bubuk seukuran pasir menjadi material yang lebih

besar dan mudah dalam penanganan atau penggunaannya. Perubahan

ukuran material tersebut dilakukan melalui proses penggumpalan dengan

penekanan dan penambahan atau tanpa penambahan bahan pengikat

(Suganal, 2008: 18).

Briket adalah perubahan bentuk dari bentuk curah menjadi bentuk

padat yang dihasilkan dari pemampatan komponen penyusunnya disertai

panas (Onu, 2010: 105).

Briket dibuat dengan mengompresi arang, biasanya dihasilkan

dari serbuk gergaji dan produk kayu lainnya, dengan pengikat dan aditif

kecil lainnya. Pengikat biasanya pati terbuat dari jagung, gandum atau

sumber alam lainnya. Beberapa briket mungkin juga termasuk batubara

coklat mulai dari sub-bituminous lignit ke antrasit (sumber panas),

karbon mineral (sumber panas), boraks, natrium nitrat (bantuan

pengapian), kapur (agen pemutih abu), serbuk gergaji mentah (bantuan

penyalaan) dan aditif lain seperti parafin atau minyak pelarut untuk

membantu dalam penyalan. (Patrick, 2011: 1647-1648)

7

Briket yang kualitasnya baik adalah yang memiliki kadar karbon

tinggi dan kadar abu rendah, karena dengan kadar karbon tinggi maka

energi yang dihasilkan juga tinggi (Mariyani, 2004: 83). Briket dengan

kulitas yang baik diantaranya memiliki tekstur yang halus, tidak mudah

pecah, keras, aman bagi manusia dan lingkungan dan juga memiliki sifat-

sifat penyalaan yang baik, diantaranya adalah mudah menyala, waktu

nyala cukup lama, tidak menimbulkan jelaga, asap sedikit serta cepat

hilang dan nilai kalor yang cukup tinggi. Lama tidaknya menyala akan

mempengaruhi kualitas dan efisiensi pembakaran, semakin lama

menyala dengan nyala api konstan maka briket tersebut akan semakin

baik (Jamilatun 2008: 37).

Yudanto (2009) menyatakan bahwa, briket bioarang mempunyai

beberapa kelebihan dibandingkan arang biasa (konvensional), antara

lain:

1) Panas yang dihasilkan oleh briket bioarang relatif lebih baik

dibandingkan dengan kayu biasa dan nilai kalor mencapai 5.000 kalori.

2) Briket biorang bila dibakar tidak menimbulkan asap maupun bau,

sehingga bagi masyarakat ekonomi lemah yang tinggal di kota-kota

dengan ventilasi perumahan kurang mencukupi, sangat praktik

mengunakan briket bioarang.

3) Setelah bioarang terbakar (menjadi bara) tidak diperlukan dilakukan

pengipasan atau diberi udara.

8

4) Teknologi pembuatan briket bioarang sederhana tidak memerlukan

bahan kimia lain kecuali yang terdapat dalam bahan briket sendiri.

5) Peralatan yang digunakan juga sederhana, cukup dengan alat seadanya

sesuai dengan kebutuhan.

Briket yang dihasilkan dari pembuatan briket biomassa adalah

pengganti yang cukup baik untuk batubara, lignit, kayu bakar dan

menawarkan banyak keuntungan.

Menurut Maninder (2012: 12) manfaat dari briket biomasa antara

lain:

1) Ini adalah salah satu metode alternatif untuk menghemat

konsumsi dan ketergantungan pada kayu bakar.

2) Densitas bahan bakar mudah ditangani, diangkut dan disimpan.

3) Ukurannya seragam dan berkualitas.

4) Proses membantu memecahkan masalah pembuangan residu.

5) Prosesnya membantu pengurangan kayu bakar dan

penggundulan hutan.

6) Ini memberikan penghasilan tambahan bagi petani dan

menciptakan lapangan kerja.

7) Briket lebih murah dari batu bara, minyak atau lignit yang dulu

tidak bisa diganti.

8) Tidak ada belerang pada briket.

9) Tidak ada abu terbang saat membakar briket.

9

10) Briket memiliki kualitas yang konsisten, memiliki efisiensi

pembakaran yang tinggi, dan ideal untuk pembakaran

sempurna.

Menurut Triono (2006: 12) bahwa briket arang yang baik

mempunyai persyaratan sebagai berikut :

1) Bersih, tidak berdebu dan berbau

2) Mempunyai kekerasan yang merata

3) Kadar abu serendah mungkin

4) Nilai kalor sepadan dengan bahan bakar lain

5) Menyala dengan baik memberikan panas secara merata

6) Harganya dapat bersaing dengan bahan bakar lain.

Standar kualitas secara baku untuk briket arang Indonesia

mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) dan juga mengacu pada

sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, dan USA seperti pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Sifat briket arang buatan Jepang,Inggris, USA, dan indonesia

Sifat Arang Briket Jepang Inggris Amerika SNI

Kadar Air % 6-8 3,6 6,2 8

Kadar Zat Menguap % 15-30 16,4 19-28 15

Kadar Abu % 3-6 5,9 8,3 8

Kadar Karbon Terikat % 60-80 75,3 60 77

Kerapatan g/cm3 1,0-1,2 0,46 1 -

Keteguhan Tekan g/cm2 60-65 12,7 62 -

Nilai Kalor cal/g 6000-7000 7289 6230 5000

Sumber: Triono, 2006

10

2.1.2 Tekanan Pengepresan

Tekanan pengepresan bertujuan mengubah partikel briket yang

awalnya berupa serbuk atau partikel menjadi padatan atau dapat diartikan

tekanan pembriketan bertujuan menaikan nilai densitas menjadi lebih

tinggi.

Proses pembriketan menurut Maninder (2012: 13) disebut sebagai

densifikasi biomasa, “Biomass densification represents a set of

technologies for the conversion of biomass residues into a convenient

fuel”.

Menurut Maninder (2012: 13), peralatan yang digunakan dalam

pembriketan dikategorikan ke dalam lima jenis yaitu

a. Densifikasi tekanan piston (Piston press densification) b. Densifikasi tekanan screw (Screw press densification) c. Densifikasi tekanan roll (Roll press densification) d. Pelet (Pelletizing) e. Tekanan rendah atau press manual (Low pressure or manual presses)

a. Densifikasi tekanan piston (Piston press densification)

Ada dua tipe piston press yaitu die and punch technology

dan hydraulic press. Piston press densification digunakan untuk

pembriketan dengan tekanan tinggi. Ukuran standar dari briket

dengan teknologi ini yaitu berdiameter 60 mm. Proses penekanan

dari arah vertikal kemudian dilanjutkan dari arah horizontal.

Teknologi ini dapat digunakan untuk menekan bahan baku dengan

kadar air sebesar 22%.

11

b. Densifikasi tekanan screw (Screw press densification)

Rasio pemadatan dari screw press berkisar dari 2,5:1

sampai 6:1 atau bahkan lebih. Proses penekanan dengan cara

biomasa ditekan terus menerus oleh satu atau lebih screw yang

dipanaskan untuk mengurangi gesekan. Karena penerapan tekanan

yang tinggi, terjadi kenaikan suhu dan lignin yang terdapat pada

bimasa bertindak sebagai perekat.

c. Densifikasi tekanan roll (Roll press densification)

Pada roll press densification, bahan baku berada pada dua

buah roll yang bergerak berlawanan yang membentuk briket

menyerupai bantal. Pembriketan ini biasanya menggunakan bahan

pengikat karena digunakan untuk pembriketan briket biomasa

karbonisasi atau briket arang.

d. Pelet (Pelletizing)

Pelletizing biasanya digunakan untuk memproduksi briket

berbentuk silinder dengan diameter antara 5mm sampai 30mm.

pelet memiliki karakteristik kekuatan mekanik dan pembakaran

yang baik.

e. Tekanan rendah atau press manual (Low pressure or manual

presses)

Ada berbagai jenis manual presses yang digunakan dalam

pembriketan biomasa. Mereka dirancang khusus untuk tujuan atau

diadaptasi peralatan yang ada untuk tujuan lain. Manual presses

12

baik untuk digunakan untuk bahan baku biomasa arang.

Keuntungan utama dari manual presses biaya modal yang rendah,

biaya operasional yang rendah dan tingkat ketrampilan yang

rendah untuk dapat mengoperasikan teknologi ini. Teknologi ini

menggunakan bahan pengikat untuk untuk membuat briket

menjadi padat.

2.1.3 Karakteristik Briket

1. Nilai Kalor

Nilai kalor atas (Gross higher heating value) HHV,

didefenisikan sebagai panas yang dilepaskan dari pembakaran

sejumlah kuantitas unit bahan bakar (massa) dimana produknya dalam

bentuk ash, gas CO2, SO2, Nitrogen dan air, dan tidak termasuk air

yang menjadi uap (vapor) (Patabang, 2012: 288).

Pengujian terhadap nilai kalor bertujuan untuk mengetahui

sejauh mana nilai panas pembakaran yang dihasilkan oleh briket,

karena nilai kalor sangat menentukan kualitas briket. Semakin tinggi

nilai kalor suatu briket, maka semakin baik pula kualitas dari briket

tersebut.

Besarnya nilai kalor dapat dirumuskan sebagai berikut

....................................(Patabang, 2012)

Keterangan:

HHV = Highest heating value (kal/gram)

13

ΔT = Kenaikan suhu pembakaran di dalam bom kalorimeter

(oC)

EEV = Ketetapan standar benzoate 2465,57 (kal/ oC)

e1 = Panjang (cm) kawat yang terbakar x 2,3 kal

e2 = titrasi sodium karbonatkal x 1 kal

m = Berat sampel (g)

2. Kadar Air

Kadar air briket diharapkan serendah mungkin agar nilai

kalornya tinggi dan mudah dinyalakan. Kadar air mempengaruhi

kualitas briket yang dihasilkan. Semakin rendah kadar air semakin

tinggi nilai kalor dan daya pembakarannya. Sebaliknya, kadar air yang

tinggi menyebabkan nilai kalor yang dihasilkan akan menurun, karena

energi yang dihasilkan banyak terserap untuk menguapkan air

(Sumangat, 2009: 21).

Kadar air setiap Negara memiliki standar yang berbeda,

diantaranya standar kadar air di Indonesia yaitu 8%, jepang 6-8%,

Inggris 3,6 %, dan Amerika 6,2%. Untuk mengetahui kadar air briket

maka dilakukan pengujian kadar air briket menggunakan metode SNI

06-3730-1995 dengan persamaan sebagai berikut:

Kadar air (%) = x 100%................... (Maryono, 2013)

Keterangan:

14

M1 = bobot cawan kosong + bobot sampel sebelum pemanasan

(gram).

M2 = bobot cawan kosong + bobot sampel setelah pemanasan (gram).

3. Shatter Index

Pengujian shatter index adalah pengujian ketahanan briket

terhadap benturan dengan cara briket dijatuhkan dari ketinggian 1,8

meter ke bawah menuju bidang datar. “Place the coal into the box of

the shatter test machine, level it, and then drop it a distance of 6 ft (1.8

m) onto the plate” (ASTM D 440-86).

Menurut standar ASTM D 440-86, prosedur pengujian shatter

index dilakukan dengan menimbang briket terlebih dahulu sebelum

dijatuhkan, kemudian briket dijatuhkan dari ketinggian 1,8 meter ke

bidang halus dan rata. Setelah dijatuhkan, briket kembali di timbang

untung mengetahui beratnya setelah dijatuhkan.

Gambar 2.1 Uji Drop Test (ASTM D 440-86)

1,8

m

15

Kemudian dilakukan perhitungan shatter index dengan rumus:

....... .(ASTM D 440-86)

Keterangan:

A = Berat briket sebelum dijatuhkan (gram)

B = Berat briket setelah dijatuhkan (gram)

2.2 Kajian Penelitian yang Relevan

Berbagai penelitian tentang potensi briket sebagai bahan bakar

alternatif dan pentingnya nilai pengepresan telah banyak dibuat dalam

penelitian terdahulu.

Adapun penelitian tersebut adalah:

Reni Setiowati (2014: 28) dengan judul penelitian Pengaruh Variasi

Tekanan Pengepresan dan Komposisi Bahan terhadap Sifat Fisis Briket Arang

menyatakan bahwa ”nilai kekuatan mekanik sangat dipengaruhi oleh jenis

bahan, ukuran partikel, densitas partikel, jenis perekat, tekanan pemampatan,

dan kerapatan produk.”

Lina Lestari (2014: 28) dengan judul penelitian Optimasi Ukuran

Partikel, Komposisi Bahan Dan Tekanan dalam Pembuatan Briket Arang

Batang Sagu menyatakan bahwa “tekanan pengepresan divariasikan sehingga

secara fisik briket memiliki kepadatan dan kekuatan mekanik yang layak.”

Yenni Darvina (2011: 35) dengan judul penelitian Upaya Pengingkatan

Kualitas Briket dari Arang Cangkang dan Tandan Kosong Kelapa Sawit

(TKKS) melalui Variasi Tekanan Pengepresan menyatakan bahwa “semakin

tinggi tekanan pengepresan maka nilai kalor dan kerapatan semakin tinggi.”

16

Wibawa Endra J (2009: 87) dengan judul penelitian Pengaruh Tekanan

Pembriketan dan Holding Time terhadap Karakteristik Ketahanan (Durability)

Briket Biomasa menyatakan bahwa “pada tekanan pembriketan yang semakin

tinggi sifat-sifat mekanik akan meningkat.”

Subroto (2007: 79) dengan judul penelitian Pengaruh Variasi Tekanan

Pengepresan terhadap Karakteristik Mekanik dan Karakteristik Pembakaran

Briket Kokas Lokal menyatakan bahwa “penambahan tekanan pembriketan

akan menaikan nilai kekuatan mekanik.”

Panote Wilaipon (2002) dengan judul penelitian The Effects of

Moderate Die Pressure on Maize Cob Briquettes: A Case Study In Phitsanulok,

Thailand menyatakan bahwa ” menurut uji resistensi impak semua briket

menunjukan hasil durability yang baik tidak pecah menjadi potongan-potongan

setelah 30 kali dijatuhkan.”

C.K.W. Ndiema (2002: 2161 ) dengan judul penelitian Influence of Die

Pressure on Relaxation Characteristic of Briquetted Biomass menyatakan

bahwa “hasil percobaan menunjukan bahwa ada pengaruh yang cukup besar

dari tekanan pada ukuran dan bentuk briket.”

Ooi Chin Chin (2000: 227) dengan judul penelitian Characteristics of

Some Biomass Briquettes Prepared Under Medest Die Pressures menyatakan

bahwa “secara umum ditemukan bahwa tekanan, waktu, dan penambahan

bahan pengikat, meningkatkan kualitas briket.”

17

A. Demirbas (1999: 442) dengan judul penelitian Physical Properties

of Briquettes From Waste Paper and Wheat Straw Mixtures menyatakan bahwa

“ kedua sifat dari briket meningkat dengan peningkatan tekanan pembriketan.”

Lucy Wamukonya (1994: 176) dengan judul penelitian Durability and

Relaxation of Sawdust And Wheat-Straw Briquettes As Possible Fuels for

Kenya menyatakan bahwa “briket relatif tahan lama dari limbah kayu, jerami

gandum dan campuran dari keduanya pada tekanan sedang, 75 MPa, tanpa

bahan pengikat.”

2.3 Kerangka Pikir Penelitian

Pohon kelapa hampir tersebar di seluruh wilayah Indonesia, karena

pohon kelapa dapat tumbuh di seluruh wilayah Indonesia baik di dataran tinggi

maupun di dataran rendah bahkan di tepian pantai. Data ini menunjukan bahwa

hasil dari pohon kelapa sangat melimpah, menurut data Badan Pusat Statistika

(BPS) pada tahun 2015 jumlah produksi perkebunan rakyat menurut jenis

tanaman yaitu pohon kelapa mencapai 2.924.100 ton. Jika produksi kelapa

mencapai nilai tersebut maka limbah dari kelapa yaitu tempurung kelapa juga

akan besar jumlahnya. Pemanfaatan limbah tempurung kelapa selama ini hanya

dijadikan arang.

Untuk mengoptimalkan pemanfaatan limbah tempurung kelapa

menjadi sumber bahan bakar alternatif maka perlu adanya optimalisai dalam

peningkatan efektifitas dan efisiensi dari sumber bahan bakar alternatif

tersebut. Untuk itu melalui penelitian ini akan dilakukan optimalisasi

18

pemanfaatan limbah tempurung kelapa menjadi bahan bakar alternatif yaitu

briket arang.

Arang tempurung kelapa dicampur dengan bahan perekat berupa

tepung tapioka. Kemudian dilakukan pencetakan briket dengan variasi tekanan

tertentu yang dapat meningkatkan kualitas dari briket. Pengujian yang akan

dilakukan yaitu untuk mencari karakteristik ketahanan briket terbaik dari

komposisi campurang arang tempurung kelapa dan bahan perekat tepung

tapioka.

Dengan adanya peningkatan nilai tekanan pengepresan diduga terdapat

peningkatan nilai kalor, kadar air, dan shatter index pada briket yang telah

dibuat dan diuji karakteristiknya.

Pencampuran bahan

baku dan

pencetakan briket

Nilai Kalor

Kadar Air

Shatter Index

Arang

tempurung

42

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh tekanan pengepresan

terhadap karakteristi briket arang tempurung kelapa maka dapat diambil

simpulan sebagai berikut:

1. Ada pengaruh variasi tekanan terhadap karakteristik briket. Karakteristik

briket yang meliputi nilai kalor dan kadar air terbaik dihasilkan oleh tekanan

pengepresan sebesar 100 kg/cm2, yaitu nilai kalor sebesar 7087,63 kal/g,

kadar air sebesar 3,74 % , sedangkan untuk shatter index terbaik dihasilkan

oleh tekanan pengepresan 150 kg/cm2 yaitu sebesar 0,02 %.

2. Nilai tekanan pengepresan yang terbaik untuk mendapatkan briket yang

berkualitas yaitu tekanan 100 kg/cm2. Karakteristik briket yang dihasilkan

dari tekanan pengepresan 100 kg/cm2 yaitu nilai kalor sebesar 7087,63

kal/g, kadar air sebesar 3,74 %, dan shatter index sebesar 0,06 % .

5.2 Saran

Adapun saran yang diberikan sehubungan dengan penelitian tentang

pengaruh tekanan pengepresan terhadap karakteristi briket arang tempurung

kelapa adalah sebagai berikut:

1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang penggunaan tekanan

pengepresan yang lebih rendah dari tekanan 100 kg/cm2 dengan rentang

yang lebih sedikit, agar dihasilkan karakteristik briket yang sama baiknya

43

dengan karakteristik briket yang dihasilkan oleh tekanan pengepresan yang

tinggi.

2. Untuk pembuatan briket dengan komposisi bahan baku yang sama

sebaiknya menggunakan tekanan pengepresan sebesar 100-150 kg/cm2

44

DAFTAR PUSTAKA

ASTM D440-86, Standard Test Method of Drop Shatter Test for Coal, ASTM

Standards.

BPPT, 2016. Pengembangan Energi Untuk Mendukung Energi Hijau. Outlook energi indonesia 2016. Jakarta: Pusat Teknologi Sumber Daya Energi dan

Industri Kimia (PTSEIK).

Badan Pusat Statistik. 2017. Produksi Perkebunan Rakyat Menurut Jenis Tanaman, 2000-2005. www.bps.go.id/linkTabelStatis/view/id/167. 18 Januari 2017

(08.00)

Chin Chin, O., and Siddiqui, Kamal M., 2000. Characteristic Of Some Biomass Briquettes Prepared Under Modest Die Pressures, Biomass and Bioenergy,

Vol.18, pp. 223 - 228.

Demirbas, A., 1999. Physical Properties Of Briquettes From Waste Paper And Wheat Straw Mixtures, Energy Conversion & Management 40 ,pp. 437-445.

Darvina, Yenni dan Asma, Nur., 2011. Upaya Pengingkatan Kualitas Briket dari Arang Cangkang dan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Melalui Variasi Tekanan Pengepresan (Penelitian). Universitas Negeri Padang.

Istanto, Tri, and Endra Juwana, Wibawa., 2009. Pengaruh Tekanan Pembriketan Dan Holding Time Terhadap Karakteristik Relaksasi Briket Biomasa. Mekanika 8.1.

Jamilatun, Siti., 2008. Sifat-Sifat Penyalaan dan Pembakaran Briket Biomassa, Briket Batubara dan Arang Kayu. Jurnal Rekayasa Proses Vol. 2. No. 2. Hal.

37-40.

Lestari, Lina., 2014. Optimasi Ukuran Partikel, Komposisi Bahan dan Tekanan dalam Pembuatan Briket Arang Batang Sagu. Jurnal Aplikasi Fisika. Vol. 10

No. 1. Hal. 27-30.

Mangin, Luksi., 2015. Pengaruh Suhu Pengeringan Briket Serbuk Gergaji Dan Kanji Terhadap Kekuatan Tekan. Jurnal Integrasi. Vol. 7. No. 1. Hal 31-35.

Maninder, 2012. Using Agricultural Residues As A Biomass Briquetting: An Alternative Source Of Energy. Journal of Electrical and Electronics

Engineering. Vol. 1, pp. 11-15.

Mariyani dan Rumijati., 2004. Pengaruh Penambahan Bulu Ayam terhadap Kandungan Karbon Briket Bioarang Sampah Pekarangan. Jurnal Penelitian

Sains & Teknologi. Vol. 5. No. 2. Hal. 81–88.

45

Maryono. Sudding dan Rahmawati. 2013. Pembuatan dan Analisis Mutu Briket Arang Tempurung Kelapa Ditinjau dari Kadar Kanji. Jurnal Chemica Vol.

14 Nomor 1.

Ndiema, C.K.W, Manga, P.N., Ruttoh, C.R., 2002, Influence Of Die Pressure On Relaxation Characteristics Of Briquetted Biomass, Energy Conversion and

Management, Vol. 43, pp. 2157 – 2161.

Onu F., Sudarja, Rahman N. B. M., 2010. Pengukuran Nilai Kalor Bahan Bakar

Briket Arang Kombinasi Cangkang Pala (Myristica Fragan Houtt) dan

Limbah Sawit (Elaeis Guenensis). Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Patabang, D. 2012. Karakteristik Termal Briket Arang Sekam Padi dengan Variasi Bahan Perekat. Jurnal Mekanikal, Vol.3 No. 2. Hal. 286-292

Rousset, Patrick, et al., 2011. LCA Of Eucalyptus Wood Charcoal Briquettes. Journal of Cleaner Production 19.14 pp: 1647-1653.

Setiowati, Reni dan Tirono, M., 2014. Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan dan Komposisi Bahan terhadap Sifat Fisis Briket Arang. Jurnal neutrino. Vol. 7.

Hal. 24-25.

Siahaan, S. Hutapea, M. dan Hasibuan, R. 2013. Penentuan Kondisi Optimum Suhu Dan Waktu Karbonisasi Pada Pembuatan Arang Dari Sekam Padi. Jurnal

Teknik Kimia USU, Vol. 2, No. 1.

Subroto, dkk, 2007. Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan terhadap Karakteristik Mekanik dan Karakteristik Pembakaran Briket Kokas Lokal. Jurnal Teknik Gelagar. Vol. 18. No. 01. Hal. 73 – 79.

Suganal, 2009. Rancangan Proses Pembuatan Briket Batubara Nonkarbonisasi Skala Kecil Dari Batu Bara Kadar Abu Tinggi. Jurnal Teknologi Mineral dan

Batu Bara. Volume 05 No. 13. Hal 17 –30 Bandung: Puslitbang Teknologi

Mineral dan Batu Bata (TEKMIRA).

Sumangat, D. dan Broto, W. 2009. Kajian Teknis dan Ekonomis Pengolahan Briket Bungkil Biji Jarak Pagar Sebagai Bahan Bakar Tungku. Buletin Teknologi

Pascapanen Pertanian. 5: 18-26.

Triono, A., 2006. Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika (Maesopsis Eminii Engl) Dan Sengon (Paraserianthes Falcataria L. Nielsen) Dengan Penambahan Tempurung Kelapa (Cocos Nucifera L) (Skripsi). Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor.

46

Wamukonya, L., Jenkins, B., 1995, Durability and Relaxation Of Sawdust And Wheat – Straw Briquettes As Possible Fuels For Kenya, Biomass and

Bioenergy, Vol. 8, No 3, pp. 175 - 179.

Wilaipon, P., 2002, The Effects of Moderate Die Pressure on Maize Cob Briquettes : A Case Study in Phitsanulok, Thailand, Mechanical Engineering

Departement, Engineering Faculty Naresua University, Phitsanulok.

Yudanto, A., & Kusumaningrum, K., 2009. Pembuatan Briket Bioarang dari Arang Serbuk Gergaji Kayu Jati. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro.