08 e00057

PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN
CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI
BRIKET ARANG

TESIS

OLEH

ARGANDA MULIA
037022012 / TK

SEKOLAH PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007

Arganda Mulia : Pemanfaatan Tandan Kosong Dan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai Briket Arang, 2007
USU e-Repository © 2008

PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN
BRIKET ARANG

TESIS

Untuk memperoleh Gelar Magister Teknik
Dalam Program Studi Magister Teknik Kimia
Pada Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

OLEH

ARGANDA MULIA
037022012 / TK

SEKOLAH PASCA SARJANA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007


Judul Tesis : PEMANFAATAN TANDAN KOSONG DAN
BRIKET ARANG

Nama Mahasiswa : ARGANDA MULIA

Nomor Pokok : 037022012

Program Studi : Magister Teknik Kimia

Menyetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia Dr. Ir. Fatimah, MT
Pembimbing Utama Pembimbing Kedua

Ketua Program Studi Direktur Sekolah Pascasarjana
Magister Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr.Ir Setiaty Pandia Prof. Dr. Ir. Chairunnisa MSc
NIP. 130 372 214 NIP. 130 535 852


Tanggal Lulus : 23 Juli 2007

HALAMAN PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Telah diuji pada : hari Senin
Tanggal : 23 Juli 2007

PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia
Anggota : 1. Dr. Ir. Fatimah, MT
2. Dr. Halimatuddahliana, ST M.Sc
3. Rondang Tambun, ST, MT
4. Ir. Renita Manurung, MT
5. Hendra Ginting, ST, MT


PEMANFAATAN TANDAN KOSONG
DAN CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BRIKET ARANG

ABSTRAK

Limbah padat pabrik kelapa sawit seperti tandan kosong dan cangkang kelapa
sawit jika tidak diolah dapat mencemari lingkungan. Penelitian ini mencoba untuk
melakukan kajian pemanfaatan tandan kosong dan cangkang kelapa sawit sebagai briket
arang. Briket arang merupakan salah satu bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar
minyak (BBM) dan arang kayu bakau.
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan proses
karbonisasi pada suhu 500oC. Waktu karbonisasi selama 1 jam. Proses pengeringan
briket pada suhu 100oC selama 1 jam. Perbandingan komposisi cangkang kelapa sawit
dan tandan kosong kelapa sawit adalah 1:10, 1:20, 1:30 dengan konsentrasi perekat
0%,10%,20% dan 30%. Briket berbentuk silinder dengan tinggi 5 cm dan diameter 10
cm
Dari hasil penelitian diperoleh briket terbaik adalah briket dengan perbandingan
konsentrasi bahan 1 : 20 dan konsentrasi perekat 20%, dengan nilai parameter uji
sebagai berikut :
a. Nilai Bakar : 5303.07 kal/gr
b. Total Karbon : 61.41%
c. Kadar air : 7.81%
d. Kadar abu : 9.26 %
e. Kadar COx : 27.64 mg/l
f. Uji Mekanik : 6.02 kg/in2.
g. Uji Pm10 : 0.0200 mg/m3

Kata kunci : Briket Arang, Karbonisasi, Bahan bakar alternatif, arang kayu bakau


THE USE OF OIL PALM EMPTY FRUIT BUNCHES AND OIL
PALM SHELL FOR CHARCOAL BRIQUETTE

ABSTRACT

Solid waste from Oil Palm Factory like oil palm empty fruit bunches and oil
palm shell if do not treatment will pollute environment. This research try to learn
use of oil palm empty fruit bunches and oil palm shell for charcoal briquette.
Charcoal briquette is one of alternative fuels to substitute oil fuels and charcoal
from mangrove wood.
The research done in laboratory scale by using carbonization process at
500 oC. The carbonization is doing in 1 hour. Drying process of the briquette at
100 oC is doing 1 hour. The comparison of Composition of oil palm shell and oil
palm empty fruit bunches is 1:10, 1:20, 1:30 with adhesive concentration
0%,10%,20% and 30%. The briquette is cylinder-shape 5 cm in height and 10
cm in diameter.
The result shows that the best briquette is obtained form the comparison
of materials concentration 1 : 20 and the adhesive concentration of 20%, with
the the value of test parameter as follows :
a. Heating Value : 5303.07 kal / gr
b. Fixed Carbon : 61.41%
c. Moisture Content : 7.81%
d. Ash Content : 9.26 %
e. COx Content : 27.64 mg/l
f. Mechanic test : 6.02 kg/in2
g. Pm10 test : 0.0200 mg/m3

Keyword : Charcoal Briquette, Bio Mass, Organism, Carbonization, Alternative Fuel


UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan
rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul
“Pemanfaatan Tandan Kosong dan Cangkang Kelapa Sawit sebagai Briket Arang
“.
Dalam penyusunan tesis ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai
pihak. Oleh sebab itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia sebagai ketua Program Studi Magister Teknik Kimia
yang juga bertindak sebagai pembimbing utama dalam penelitian ini.
2. Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai pembimbing kedua dalam penelitian ini.
3. Prof. Dr. Ir. Chairun Nisa B, M.Sc selaku Direktur Program Pasca Sarjana
Universitas Sumatera Utara.
4. Dr. Drs. Pina Barus MSc sebagai kepala Puslab Uji Mutu Lembaga Penelitian USU
yang telah memberikan bantuan dan masukan kepada penulis dalam penyelesaian
tulisan ini.
5. Kedua Orang tua Penulis (P Gurusingha dan Nurbaidah Br Sembiring) yang telah
memberikan bantuan moral dan materil kepada penulis dalam menyelesaikan
penelitian dan pendidikan di Pasca Sarjana USU serta kepada adinda penulis
Ubaidillah Gurusingha yang telah membantu dengan doanya.
6. Kepada rekan-rekan di SI Teknik Kimia USU (Anggara, Asri, M Khidir, Yazid dan
Nugraha) yang telah membantu dalam penyelesaian proses penelitian ini serta rekan-
rekan di S2 Teknik kimia USU atas dukungan moralnya.
7. Kepada semua pihak yang membantu penulisan tesis ini yang tidak dapat penulis
sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih
banyak kekurangan. Oleh sebab itu penulis mengharapkan kritikan dan saran
membangun demi kesempurnaan tesis ini .

Medan, 23 Juli 2007
Penulis

ARGANDA MULIA


RIWAYAT HIDUP

Nama : Arganda Mulia
Tempat / Tanggal Lahir : Dumai / 21 Juli 1978
Nama Orang Tua
Ayah : P Gurusingha
Ibu : Nurbaidah Br Sembiring
Anak ke : 1 dari 2 bersaudara
Nama Saudara Kandung : Ubaidillah
Alamat : JL. Merica No. 69 Perumnas Simalingkar
Email : Arganda_m@yahoo.com
Pekerjaan : Pegawai di PT. Bank Sumut Cabang Utama Medan

Pendidikan Formal :
1. 1985 – 1991, SD No. 2 YPDP Pkl. Susu Kab. Langkat
2. 1991 – 1994, SMP Negeri Pkl. Susu Kab. Langkat
3. 1994 - 1997, SMU Negeri Pkl. Brandan Kab. Langkat
4. 1997 – 2002, Universitas Sumatera Utara, Jurusan Teknik Kimia
5. 2004 – 2007, Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara, Jurusan Magister
Teknik Kimia Konsentrasi Teknologi Pengolahan Limbah

Pendidikan Non Formal :
1. 1994, Kursus Organ tingkat P1 s/d P3 TMA di Medan Musik
2. 1996, Kursus Komputer Paket Intro, WordStar dan DbaseIII plus di TCC
3. 1998, Kursus English Conversation Program di BBC Lerning Centre.
4. 1999, Pelatihan Penerapan Komputasi Proses Teknik Kimia di Fakultas Teknik
USU.
5. 2001, Pelatihan Dasar-dasar Jaringan Komputer di Warintek 9000.


6. 2002, Pelatihan Pengolahan Air untuk Kebutuhan Industri di Fakultas Teknik USU
7. 2002, Pelatihan Boiler and Resin ION Exchange di Siskem Training Program
8. 2003, Workshop Merakit PC plus Audio-Video Editing di FMIPA-USU.
9. 2003, Kursus Komputer paket Visual Basic di LM Patra
10. 2004, Workshop Water and Waste Water Treatment di Hotel Emerald Garden
11. 2004, Workshop ISO9001 ; 2000 di Lab Pariwisata USU.
12. 2004, Junior Basic Banking Course di PT. Bank SUMUT
13. 2005, Workshop Audit Command Language Ver. 6.0 di PT. Bank Sumut.
14. 2006, Staff Development Program Angk II Gel III di PT. Bank Sumut.

Judul Penelitian / Karya Ilmiah :
1. 2001, Total Heat Loss in Crude Destilation Unit II, Laporan Kerja Praktek di Unit
Pengolahan I PERTAMINA Pkl. Brandan.
2. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Azadirachtin sebagai bahan aktif Pestisida dari
daun Mimba, Laporan Penelitian Teknik Kimia USU.
3. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Bahan Pestisida dari Daun Mimba, Seminar
Nasional MIPA UNIMED.
4. 2002, Studi Pendahuluan Ekstraksi Bahan Pestisida dari Daun Mimba, Sepuluh
Besar terbaik Program Kreatifitas Mahasiswa diselenggarakan oleh DIKTI.
5. 2002, Pra Rancangan pabrik Natrium Tio Sulfat Pentahidrat (Na2S2O35H2O) dari
Natrium Karbonat (Na2CO3) dan Sulfur kapasitas 400.000 Ton/Tahun, Tugas
Akhir Jurusan Teknik Kimia USU.
6. 2006, Perbaikan Struktur Dana PT. Bank Sumut dalam menghadapi Resiko
Likuiditas, Makalah terbaik Pertama pada Staff Development Program (SDP)
Angk II gel III kerja sama PT. Bank Sumut dengan Lembaga Pengembangan
Perbankan Indonesia.


DAFTAR ISI

Hal
HALAMAN PENGESAHAN iii
HALAMAN PENETAPAN PANITIA PENGUJI iv
ABSTRAK v
ABSTRACT vi
UCAPAN TERIMA KASIH vii
RIWAYAT HIDUP viii
DAFTAR ISI x
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 3
1.2. Perumusan Masalah 3
1.3. Tujuan Penelitian 3
1.4. Manfaat Penelitian 3
1.5. Lingkup Penelitian 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Arang 5
2.2. Komposisi Bahan Baku 6
2.3. Proses Pembuatan Arang 9
2.4. Emisi Gas Buangan Briket Arang 13
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 15
3.1. Lokasi Penelitian 15
3.2. Alat dan Bahan 15
3.3. Prosedur Kerja 16


3.4. Model Rancangan 20
3.5. Analisa Varian 20
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 22
4.1. Hasil Uji Pendahuluan 22
4.2. Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi
Perekat terhadap Variabel Uji 23
BAB V. KESIMPULAN 42
5.1. Kesimpulan 42
5.2. Saran 43
DAFTAR PUSTAKA 44
LAMPIRAN A DATA HASIL PERCOBAAN LA-1
LAMPIRAN B FOTO-FOTO PENELITIAN LB-1


DAFTAR TABEL

Hal
Tabel.2.1. Sifat Fisika dan Kimia Arang 6
Tabel.2.2. Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit 7
Tabel 2.3. Sifat Fisika Tandan Kosong Kelapa Sawit 8
Tabel.2.4. Baku Mutu Emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara 14
Tabel 4.1. Hasil Uji Pendahuluan 22
Tabel 4.2. Data Pengamatan Uji Nilai Bakar 23
Tabel 4.3. Hasil Uji Statistik Nilai Kalor Briket 25
Tabel 4.4. Data Pengamatan Uji Total Carbon 26
Tabel 4.5. Hasil Uji Statistik Total Karbon Terikat 28
Tabel 4.6. Data Pengamatan Uji Kadar Air 29
Tabel 4.7. Hasil Uji Statistik Kadar Air Briket 31
Tabel 4.8. Data Pengamatan Uji Kadar Abu 32
Tabel 4.9. Hasil Uji Statistik Kadar Abu Briket 33
Tabel 4.10. Data Pengamatan Uji Kadar COx 35
Tabel 4.11. Hasil Uji Statistik Kadar CO2 36
Tabel 4.12. Data Pengamatan Uji Tekan 38
Tabel. 4.13. Hasil Uji Statistik Kekokohan Briket 39
Tabel. 4.14. Data Uji Debu/Pm10 40
Tabel 4.15. Hasil Uji Emisi 41
Tabel LA.1 Data Hasil Pengamatan Tes Pendahuluan LA-1
Tabel. LA. 2 Data hasil pengamatan uji nilai bakar LA-1
Tabel. LA. 3 Data hasil pengamatan uji CO2 LA-2
Tabel. LA. 4 Data hasil pengamatan uji total karbon LA-2
Tabel. LA. 5 Data hasil pengamatan uji kadar air LA-3
Tabel. LA. 6 Data hasil pengamatan uji kadar abu LA-3
Tabel. LA. 7 Data hasil pengamatan uji tekan LA-4


DAFTAR GAMBAR

Hal
Gambar.4.1. Grafik Perlakuan vs Nilai Bakar 24
Gambar.4.2. Grafik Perlakuan vs Karbon Terikat 27
Gambar.4.3. Grafik Perlakuan vs Kadar Air 30
Gambar.4.4. Grafik Perlakuanvs Kadar Abu 33
Gambar.4.5. Grafik Perlakuan vs Kadar COx 36
Gambar.4.6. Grafik Perlakuan vs Uji Tekan 38
Gambar.LB.1. Ball Mill LB-1
Gambar.LB.2. Tray Drier LB-1
Gambar.LB.3. Muffle Furnace LB-2
Gambar.LB.4. Dust Sampler LB-2
Gambar.LB.5. Serabut Tandan Kosong LB-3
Gambar.LB.6. Cangkang Kelapa Sawit LB-3
Gambar.LB.7. Alat Uji Emisi LB-4
Gambar.LB.8. Briket Arang LB-4
Gambar.LB.9. Uji Nyala LB-5


DAFTAR SINGKATAN
JK : Jumlah kwadrat
KT : Kwadrat Tengah
DK : Derajat Kebebasan
ANAVA : Analisa Varian
KLH : Kementerian Lingkungan Hidup
MENLH : Menteri Negara Lingkungan Hidup
TKS : Tandan Kosong Sawit
PLTU : Pembangkit Listrik Tenaga Uap.
PKS : Pabrik Kelapa Sawit
RAL : Rancangan Acak Lengkap.
FMIPA : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
AAS : Atomic Absorbent Spectofotometer
UV : Ultra Violet
CO2 : Carbondioksida
NO2 : Nitrogen Dioksida
SO2 : Sulfur Dioksida
PaK0 : Perbandingan komposisi bahan 1:10 dan komposisi perekat 0%.
PbK0 : Perbandingan komposisi bahan 1:20 dan komposisi perekat 0%.
PcK0 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 0%.
PcK1 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 10%.
PcK2 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 20%
PcK3 : Perbandingan komposisi bahan 1:30 dan komposisi perekat 30%


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Krisis energi yang menimpa negara Indonesia ditandai dengan semakin langkanya

BBM di tengah-tengah masyarakat serta harga BBM yang merangkak naik disebabkan

harga minyak dunia yang melonjak tinggi sekali. Rencana penghapusan subsidi BBM

secara bertahap menyebabkan kenaikan harga BBM. Kenaikan ini mempengaruhi daya

beli masyarakat di golongan ekonomi lemah dan mengurangi kemampuan dari industri

kecil yang menggunakan BBM. Penggunaan kayu bakar dan arang yang berasal dari

kayu bakau menyebabkan lingkungan menjadi rusak. Seperti yang kita ketahui bahwa

hutan bakau dipantai merupakan habitat dari beberapa spesies laut dan merupakan

daerah penyangga pantai dari ancaman abrasi. Jika hutan bakau dirusak karena

penggunaan kayu sebagai arang maka sudah dapat dipastikan ancaman kerusakan

ekosistem pantai dan ancaman abrasi bahkan yang lebih dasyat adalah bencana tsunami

dapat dengan mudah menghancurkan desa-desa pantai karena tidak adanya penyangga

antara pantai dengan lautan. Adanya hal-hal yang diuraikan diatas memicu penulis untuk

mendapatkan sumber energi alternatif dari bahan bahan limbah organik disekitar kita.

Salah satu sumber energi alternatif itu adalah briket arang dimana bahan-bahan

penyusunnya berasal dari tandan kosong dan cangkang kelapa sawit. Bahan-bahan

penyusun yang disebutkan tadi adalah limbah yang berasal dari pabrik pengolahan


kelapa sawit. Bahan-bahan tersebut tidak mempunyai nilai ekonomis yang tinggi, namun

jika diabaikan dan dibiarkan berserakan akan membuat lingkungan menjadi rusak dan

jika dibakar didalam incenerator akan menyebabkan pencemaran udara. Pabrik pengolah

kelapa sawit yang memiliki kapasitas terpasang 30 ton/jam menghasilkan tandan

kosong kelapa sawit (TKS) 120 ton/hari. (Darnoko dan Guritno, 2003).

Sumatera Utara sebagai salah satu provinsi yang memiliki lahan perkebunan kelapa

sawit yang cukup luas sekitar 229.512 Ha pada tahun 2007 tentu memiliki sumber yang

disebutkan diatas secara melimpah (Anonim, 2007).

Briket arang adalah arang yang diperoleh dengan membakar bio massa kering

dengan sedikit udara (karbonisasi). Bio massa adalah bahan organik yang berasal dari

jasad hidup baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan. Contoh biomassa adalah dedaunan,

rerumputan, ranting, gulma, serta limbah pertanian dan peternakan serta gambut (

Johannes, 1991 ).

Beberapa penelitian mengenai bio arang telah dilakukan dibeberapa daerah lain

dimana bahan penyusunnya beraneka ragam. Bahan-bahan penyusunnya antara lain dari

kotoran lembu, sampah pekarangan rumah, ampas tebu dan ilalang. Ismu Ati Adan

(1998) meneliti pembuatan briket dari bahan sampah organik seperti dedaunan, ampas

kelapa dan sampah dapur rumah tangga. Widarto dan Suryanta (1995) meneliti

pembuatan briket dari kotoran lembu dan jerami limbah pertanian. Darnoko dan Guritno

(1994) meneliti pembuatan briket dari tandan kosong kelapa sawit dan mereka juga

meneliti karakteristik dasar dari Briket arang TKS. Dari hasil penelitiannya mereka

memperoleh hasil densitas briket yang dibuat 0.6 g/ml, kadar abu sekitar 7% dan kadar


air sekitar 8 %. Debby Shintya Dewi (2005) meneliti karakterisitik dasar briket dari

campuran ilalang dan cangkang kelapa sawit. Debby memperoleh briket yang

mempunyai nilai bakar yang tertinggi (5496,0729 kal/gr) pada konsentrasi perekat 30%.

Fungsi ilalang dalam penelitian Debby tersebut adalah sebagai perekat briket. Hal ini

dikarenakan ilalang mengandung lignin dan memiliki serat.

Dalam penelitian ini, penulis akan membuat briket arang dari cangkang kelapa

sawit dan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) dengan bahan perekat tanah liat. Tanah

liat digunakan oleh penulis sebagai bahan perekat dikarenakan tanah liat banyak

ditemukan disekitar kita dan harganya relatif murah.

Menurut Widarto dan Suryanta (1995) beberapa kelebihan briket arang

dibandingkan dengan arang konvensional adalah :

a. Bentuk ukurannya seragam, karena briket arang dibuat dengan alat pencetak

khusus yang bentuk dan besar kecilnya bisa diatur sesuai dengan yang

dikehendaki.

b. Mempunyai panas pembakaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan arang

biasa.

c. Tidak berasap (jumlah asap kecil sekali) dibanding dengan arang biasa yang

banyak mengandung asap tebal.

d. Tampak lebih menarik, karena bentuk dan ukurannya bisa dibuat sesuai dengan

kehendak kita. Di samping bentuk dan ukurannya menarik, pengemasannya juga

mudah.


1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan informasi yang dikemukakan diatas ingin diteliti bagaimana pengaruh

campuran tandan kosong dan cangkang kelapa sawit serta perekat tanah liat terhadap

karakteristik dasar briket arang yang dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Menentukan rasio campuran tandan kosong, cangkang kelapa sawit dan tanah liat

yang mempunyai nilai bakar yang optimum dan menghasilkan emisi gas buang

yang berada dibawah ambang batas emisi gas buang dalam pembuatan briket

arang.

2. Mengetahui pengaruh komposisi bahan dan komposisi perekat tanah liat

terhadap karakteristik dasar dari briket arang yang dihasilkan.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi kepada masyarakat mengenai

manfaat lain dari tandan kosong dan cangkang kelapa sawit untuk dimanfaatkan sebagai

briket arang serta pengaruh dari rasio campuran tandan kosong, cangkang kelapa sawit

dan tanah liat terhadap karakteristik briket arang yang dihasilkan.

1.5. Lingkup Penelitian

Lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut :


1. Penelitian dilakukan dengan menggunakan proses karbonisasi (pengarangan)

dalam sebuah muffle furnace.

2. Temperatur karbonisasi ditentukan dengan uji pendahuluan pada rentang suhu

100 oC sampai dengan 800 oC dengan interval suhu 100 oC.

3. Tandan kelapa sawit dan cangkang kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT.

Jaya Baruna Pratama yang berlokasi di kecamatan Pangkalan Susu Kabupaten

Langkat.

4. Variabel yang diteliti adalah :

a. Rasio cangkang dan tandan kosong kelapa sawit adalah 1:10 ; 1:20 dan 1:30.

b. Perekat yang digunakan adalah tanah liat dengan karakteristik sudah

dipisahkan dari batu krikil dan pasir, dengan konsentrasi perekat adalah 0%,

10%, 20% dan 30 %.

5. Briket arang yang dibuat berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan

tinggi 5 cm.

6. Parameter uji yang dilakukan terhadap briket arang meliputi uji nilai bakar

briket,uji kadar air, kadar abu, zat mudah terbang, karbon terikat dan uji emisi

gas buang dari briket yang dihasilkan.

7. Membandingkan briket arang yang dibuat dengan briket batubara yang

mempunyai spesifikasi dikeluarkan oleh Dirjen Pertambangan Umum No.2178

a.k / 213/DDJP/93 tanggal 4 Desember 1993 adalah sebagai berikut :

Briket batu bara karbonisasi untuk rumah tangga adalah :

a. Nilai kalori 5000 s/d 6300 kal/gr


b. Zat mudah terbang 12.0 s/d 15.0 %

c. Belerang lebih kecil dari 7.5 %


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Arang

Arang adalah suatu padatan berpori yang mengandung 85-95% karbon dihasilkan

dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Ketika

pemanasan berlangsung, diusahakan agar tidak terjadi kebocoran udara didalam ruangan

pemanasan sehingga bahan yang mengandung karbon tersebut hanya terkarbonisasi dan

tidak teroksidasi (Sembiring dan Sinaga, 2003)

Konversi kayu menjadi arang merupakan salah satu proses yang paling tua yang

dilakukan oleh umat manusia. Saat ini teknologi memproduksi arang adalah penting

dalam negara-negara industri dan negara-negara berkembang. Rendemen praktis rata-

rata produksi arang secara industri sekitar 35%. Produk yang diperoleh juga tergantung

pada kayu, dan tergantung pada faktor-faktor seperti spesies kayu dan ukuran kayu,

sistem karbonisasi, waktu pemrosesan dan suhu akhir. (Anonim, 1995).

Arang lebih baik dibandingkan dengan kayu bakar sebab nilai bakar arang serta

densitas arang lebih tinggi bila dibandingkan dengan kayu bakar. Arang dapat disimpan

lama, ringkas dan ringan. Di Indonesia, sampai kini arang masih banyak digunakan

terutama untuk memasak (Anonim, 1988).


Jenis arang kayu yang lazim adalah :

a) Briket arang, yaitu arang yang mempunyai bentuk tertentu yang kerapatannya tinggi.

Jenis ini diperoleh dengan cara pengempaan (pemampatan) arang halus yang

dicampur dengan bahan perekat. nilai kalor briket arang ialah 6000-7000 kalori per

gram.

b) Arang aktif, yaitu arang yang mempunyai daya serap tinggi terhadap cairan atau gas.

Arang aktif dibuat dengan cara mengalirkan uap panas melalui serbuk atau butiran

arang pada suhu 900oC. Di samping itu dapat pula dibuat dari serbuk kayu yang

dicampur dengan bahan kimia melalui proses pengarangan dan aktivasi secara

bersama pada suhu sekitar 600oC (Anonim, 1988)

Karbon yang merupakan kandungan utama dari arang mempunyai sifat fisika dan

kimia tertentu. Sifat fisika dan kimia dari karbon tergantung pada struktur kristal karbon

tersebut. Densitasnya bervariasi dari 2,25 g/cm3 untuk grafit dan 3,51 g/cm3 untuk intan.

Untuk grafit, titik leleh adalah 3500oC sampai dengan 4830oC. Unsur karbon merupakan

bahan yang sulit bereaksi. Karbon tidak dapat larut dalam air, asam-basa encer dan

pelarut organik (Anonim, 1983).

Arang merupakan bahan yang memiliki suatu sifat fisika dan kimia tersendiri. Sifat fisika dan kimia dari

arang dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut :


Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang
Kerapatan 0.45 g/cm3
Kerapatan Total 1.38 – 1.46 g/cm
Porositas 70 %
Permukaan dalam 50 m
Kekuatan Pemampatan 26 N/mm2
Berat bagian terbesar 80 – 220 kg/m2
Kandungan air 5–8%
Kandungan karbon 80 – 90 %
Kandungan Abu 1–2%
Nilai Kalori 29 – 33 MJ/kg
Zat-zat mudah menguap 10 – 18 %
(Anonim, 1995)

2.2 Komposisi Bahan Baku

2.2.1 Tandan Kosong Sawit

Tandan kosong sawit (TKS) merupakan salah satu limbah industri minyak sawit

yang jumlahnya cukup banyak dan mengandung serat yang cukup banyak serta sampai

saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Menurut hasil penelitian, 1 hektar kebun

kelapa sawit akan menghasilkan sekitar 1,5 ton TKS kering atau 2,64 ton TKS (kadar air

±50%) per tahun (Anonim, 2005).

Pemanfaatan TKS sebagai sumber energi berupa briket arang di samping

memberikan keuntungan secara finansial, juga akan membantu di dalam pelestarian

lingkungan. Sebagai biomassa lignoselulosik, TKS dapat dibuat arang dengan proses

yang relatif sederhana. Bagi tujuan pemanfaatan sebagai arang TKS perlu diproses lebih


lanjut menjadi briket arang untuk menaikkan densitasnya serta memberikan bentuk yang

beraturan (Guritno,1997). Selain itu energi panas dari TKS sebesar 18.795 kJ/kg sangat

potensial digunakan sebagai sumber energi alternatif (Anonim, 2005).

Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai bahan organik memiliki suatu karakteristik

dasar berupa sifat fisika dan kimia. Sifat fisika dan kimia dari Tandan Kosong Kelapa

Sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan Tabel 2.3 berikut :

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit
No. Komponen Kimia Komposisi (%)
1. Lignin 22,60
2. Pentosan 25,90
3. α-Selulosa 45,80
4. Holoselulosa 71,88
5. Abu 1,6
6. Pektin 12,85
7. Kelarutan dalam :
- 1 % Na OH 19,50
- air dingin 13,89
- air panas 2,50
- alkohol-benzen 4,20
(Eka, 2000)


Tabel 2.3 Sifat Fisik Tandan Kosong Kelapa Sawit
TKS TKS
No. Parameter
Bagian Pangkal Bagian Ujung
1 Panjang serat
- minimum, mm 0,63 0,46
- maksimum, mm 1,81 0,27
- rata-rata (L), mm 1,20 0,76
2 Diameter serat (D), μm 15,01 14,34
3 Diameter lumen (1), μm 8,04 6,99
4 Tebal dinding (w), μm 3,49 3,68
5 Bilangan Runkel (2w/l) 0,87 1,05
6 Kelangsingan (L/D) 79,95 53,00
7 Kelemasan (1/D) 0,54 0,49
8 Kadar Serat, 5 72,67 62,47
9 Bukan Serat, % 27,33 37,53
Rapat masa tumpukan serpih
10 177,98
(campuran), kg/m³
(Eka, 2000)

2.2.2 Cangkang Biji Kelapa Sawit

Tempurung (cangkang) biji kelapa sawit, selain digunakan sebagai bahan bakar

atau arang juga digunakan sebagai pengeras jalan. Cangkang kelapa sawit termasuk

bahan berlignoselulosa yang berkadar karbon tinggi dan mempunyai berat jenis yang

lebih tinggi daripada kayu yang mencapai 1,4 g/ml. sehingga karakteristik ini

memungkinkan bahan tersebut baik untuk dijadikan arang. Nilai energi panas cangkang

juga tinggi sebesar 20.093 kJ/kg (Anonim, 2005).


Pada industri minyak sawit, setiap harinya dihasilkan limbah berupa tandan

kosong sawit dan cangkang. Cangkang yang dihasilkan sebanyak 7% per ton tandan

buah segar (TBS) atau sekitar 50,4 ton setiap harinya., dengan asumsi kapasitas

produksi 30 ton/jam dengan waktu operasi 24 jam perhari (Santi Purwaningsih et al,

2000).

2.2.3 Tanah Liat

Tanah Liat merupakan partikel silikat hidrous yang berdiameter kurang dari 4

mikrometer serta mengandung hablur-hablur silika dan alumina yang halus. Unsur-

unsur ini terdiri dari silikon, oksigen dan alumunium banyak terdapat dikerak bumi.

Tanah liat terbentuk dari proses peluluhan batuan silika oleh asam karbonik dan

sebagian terbentuk dari aktivitas hidro thermal (Anonim, 2005).

Tanah liat adalah suatu zat yang terbentuk dari kristal-kristal yang sangat kecil.

Kristal-kristal ini terdiri dari mineral-mineral yang disebut kaolinit. Kristal-kristal ini

berbentuk segi enam dengan permukaan datar. Tanah liat termasuk hidrosilikat alumina

dan dalam keadaaan murni mempunyai rumus Al2O3 2SiO2 2H2O dengan komposisi

47% Oksida Silinium (SiO2), 39% Oksida Alumunium (Al2O3) dan 14% air (H2O).

Tanah Liat terdiri dari tiga golongan besar yaitu kaolinite-serpentine, Illite dan

smectite. Tanah liat merupakan bahan pembuat keramik, briket, batu bata, peralatan

memasak, isolator listrik dan peralatan musik.


Berdasarkan tempat pengendapan dan jarak pengangkutannya dari daerah asal

tanah liat dapat dibagi dalam 2 jenis yaitu :

- Tanah liat Residu

- Tanah liat endapan

Tanah liat yang telah dikeringkan akan mengeras dan mempunyai sifat plastis hal

ini dikarenakan tanah liat memiliki ikatan ion atau ikatan kovalen bahkan lebih sering

kombinasi dari keduanya. (Ambar, 1997)

2.3 Proses Pembuatan Arang

Arang kayu dibuat dengan cara memanasi kayu secara langsung atau tidak langsung,

di dalam timbunan tanah, tanur penyuling, oven tanpa atau dengan udara terbatas. Untuk

pembuatan arang batangan yang baik, dipakai jenis kayu berdaun lebar yang berat atau

agak berat. Bahan baku utama untuk membuat arang halus adalah serbuk, kulit dan

serpihan kayu dari sisa-sisa penggergajian. Berdasarkan produk yang dihasilkan ada dua

macam arang kayu, yaitu :

a. Arang kayu batangan

b. Arang kayu halus atau pecahan

Ada beberapa cara proses pembuatan arang yang secara garis besar dapat dibagi

menjadi 2 cara proses pembuatan yaitu :

a. Proses sederhana.

b. Proses moderen.


2.3.1 Proses Sederhana.

Pada proses sederhana ini kayu atau bahan baku arang dimasukkan kedalam tanah

yang terlebih dahulu digali atau kedalam bak beton. Kayu atau bahan bahan baku arang

disusun sedemikian rupa sampai galian tanah atau bak tadi penuh. Kemudian kayu atau

bahan baku arang tadi dibakar sampai mengeluarkan asap putih yang tebal. Setelah

muncul asap putih kemudian galian tanah atau bak ditutup rapat. Biarkan sampai asap

tidak muncul lagi. Setelah itu arang siap diambil untuk dikemas.

2.3.2 Proses Moderen.

Pada proses moderen proses pembuatan arang ada beberapa cara yaitu :

a. Proses dengan kiln.

b. Proses destilasi destruktif.

c. Proses briket arang.

A. Proses dengan kiln.

Pada proses kiln kayu atau bahan baku arang dibakar di dalam kiln (semacam

oven pengering) dengan suhu pengarangan yang dapat mencapai 400-1600oC. Waktu

pengolahannya 2 sampai 30 hari. Ada beberapa jenis kiln, yang dibedakan menurut

bentuk dan bahan konstruksinya, yaitu kiln tanah liat atau batu, kiln kubah, kiln sarang

lebah atau empat persegi panjang. Kapasitas produksi pengolahan bergantung pada

volume kiln, yaitu antar 150 kg hingga 30 ton arang untuk setiap pembakaran.

B. Proses destilasi destruktif.

Pada cara ini, alat yang digunakan dapat berbentuk penyuling atau oven

semacam tungku pemanas. Pemanasan dapat dilakukan di luar atau di dalam alat itu.


Pemanasannya biasanya dilakukan dengan mengalirkan gas panas yang tidak bereaksi.

Suhu maksimum pengolahan sekitar 400oC sampai 500oC dalam waktu 20 sampai 30

jam. Arang yang dihasilkan berbentuk batangan atau serbuk.

C. Proses briket arang

Selain bentuk arang yang telah disebutkan diatas berdasarkan perkembangan

teknologi ada satu jenis lagi arang. Arang yang dimaksud adalah briket arang. Arang

yang dibuat berdasarkan pencampuran bahan-bahan yang memiliki nilai karbon tinggi

dan dengan memampatkannya pada tekanan tertentu serta memanaskan pada suhu

tertentu sehingga kadar airnya bisa ditekan seminimum mungkin sehingga dihasilkan

bahan bakar yang memiliki densitas yang tinggi, nilai kalor yang tinggi serta asap

buangan yang minimum.

Pembuatan briket arang dilakukan dengan metode langsung dalam suatu

kiln/reaktor dengan kondisi pembakaran dan udara yang terkontrol. Biomassa sebagai

bahan baku perlu dikeringkan terlebih dahulu untuk menurunkan kadar air dari sekitar

60 % menjadi 20 %. Pengeringan dapat dilakukan dengan sinar matahari di atas rak-rak

kayu. Untuk memudahkan pengeringan, biomassa perlu dipotong-potong terlebih

dahulu.

Kiln yang digunakan berbentuk silinder yang terbuat dari plat besi. Volume reaktor

sekitar 7 m3 dengan kapasitas biomassa kering sebesar 1 ton. Proses pengarangan.

berlangsung dalam waktu 24 jam mulai dari pemuatan, penyalaan, pengarangan sampai

pembongkaran.


Arang hasil pembakaran digiling dengan mesin hammermill sampai halus dan

selanjutnya diayak. Pencetakan arang dilakukan dengan menggunakan mesin kempa

hidrolik yang mempunyai kapasitas tekanan sebesar 30 ton. Sebelum dilakukan

pencetakan, serbuk arang dicampur dengan bahan perekat yaitu tepung kanji. Mesin

ekstruder juga dapat digunakan untuk mencetak arang secara kontinu. Penggunaan

mesin ekstruder disamping untuk mencetak arang, dapat juga berfungsi untuk

mencampurkan perekat dan serbuk arang dan memasaknya. Arang yang dihasilkan lebih

bagus dan padat dibandingkan dengan arang hasil cetakan dengan menggunakan kempa

hidrolik. (Darnoko dan Guritno, 1995)

2.3.3 Karakteristik Briket Batu Bara.

Spesifikasi briket batu bara berdasarkan keputusan Dirjen Pertambangan Umum

No. 2178 a.k /213/DDJP/93 tanggal 4 Desember 1993 adalah sebagai berikut :

1. Briket batu bara karbonisasi tipe telur untuk industri makanan dan industri kecil

adalah (Anonim, 1998) :

a. Nilai kalori 6000 s/d 7500 kal/gram

b. Zat mudah terbang 8,0 s/d 15 %.

c. Belerang lebih kecil dari 1 %.

d. Kadar air lebih kecil dari 7.5 %.

2. Briket batu bara karbonisasi untuk rumah tangga adalah :

a. Nilai kalori 5000 s/d 6300 kal/ gr

b. Zat mudah terbang 12,0 s/d 15,0 %


c. Belerang lebih kecil dari 7,5 %

Syarat syarat dari briket batu bara yang baik adalah ( Ahsonul dan Taufik, 1994) :

1. Kesanggupan untuk nyala.

2. Unjuk kerja pembakaran yang baik.

3. Waktu penyalaan yang cepat.

4. Emisi COx, SOx dan NOx yang rendah.

5. Effisiensi pembakaran yang tinggi.

6. Effisiensi pembakaran yang tinggi.

7. Effisiensi thermal yang tinggi

8. Tidak mengeluarkan asap yang berlebihan dan berbau.

9. Tidak mudah pecah dalam transportasi.

10. Tidak berjamur jika disimpan dalam waktu yang cukup lama.

11. Kandungan abunya cukup rendah.

2.3.4 Kelebihan Briket Arang dibandingkan dengan Arang Konvensional

Menurut Widarto dan Suryanta (1995) beberapa kelebihan briket arang

dibandingkan dengan arang konvensional adalah :

e. Bentuk ukurannya seragam, karena briket bioarang dibuat dengan alat

pencetak khusus yang bentuk dan besar kecilnya bisa diatur sesuai dengan

yang dikehendaki.


f.Mempunyai panas pembakaran yang lebih tinggi dibandingkan dengan arang

biasa.

g. Tidak berasap (jumlah asap kecil sekali) dibanding dengan arang biasa yang

banyak mengandung asap tebal.

h. Tampak lebih menarik, karena bentuk dan ukurannya bisa dibuat sesuai

dengan kehendak kita. Di samping bentuk dan ukurannya menarik,

pengemasannya juga mudah.

2.4. Emisi Gas Buangan Briket Arang

Pencemaran udara menurut SK Menteri KLH No. 02/MENKLH/ 1988 adalah masuk

atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi dan atau berubahnya tatanan

(komposisi) udara oleh kegiatan manusia atau proses alam, sehingga kualitas udara

menjadi kurang atau tidak dapat berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannnya.

Emisi udara berdasarkan SK menteri KLH No.KEP-13/MENLH/3/1995 adalah

makhluk hidup, zat,energi dan atau komponen lain yang dihasilkan dari kegiatan yang

masuk atau dimasukkan ke udara ambien.

Udara ambien berdasarkan Peraturan Pemerintah No.41 tahun 1999 adalah udara

bebas dipermukaan bumi pada lapisan troposfir yang berada didalam wilayah yuridiksi

Republik Indonesia yang dibutuhkan dan mempengaruhi kesehatan manusia, makhluk

hidup dan unsure lingkungan hidup lainnya. (Philip,2002)

Berdasarkan definisi definisi yang telah disebutkan diatas setiap kegiatan yang

berpotensi menimbulkan pencemaran-pencemaran pada udara ambien harus mematuhi


ambang batas yang telah ditetapkan oleh pemerintah sehingga tidak merusak

lingkungan. Pembakaran briket arang yang dihasilkan dari penelitian ini yang berpotensi

menyebabkan pencemaran udara sudah tentu harus mematuhi aturan-aturan ambang

batas yang ditetapkan oleh pemerintah. Disebabkan peraturan pemerintah mengenai

ambang batas pemabakaran briket arang tidak ada maka diambil pendekatan dengan

ambang batas pencemaran udara yang disebabkan pembakaran batu bara. Berikut ini

akan disajikan baku mutu untuk pembangkit listrik tenaga uap berbahan bakar batu bara

sesuai dengan SK menteri KLH No.13/MENLH/3/1995.

Tabel 2.4 Baku Mutu Emisi untuk PLTU berbahan bakar batubara.
NO PARAMETER BATAS AMBANG
(mg/m3)
1 Total Partikel 150
2 Sulfur Dioksida (SO2) 750
3 Nitrogen Oksida (NO2) 850
4 Opasitas 20 %

( Anonim, 1995)


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian FMIPA Universitas Sumatera

Utara dan Laboratorium Proses Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara. Penelitian

berlangsung selama lebih kurang 13 bulan mulai bulan Februari 2006 s/d Februari

2007.

3.2 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan pada penelitian ini antara lain :

- media cetak briket berbentuk silinder dengan ukuran diameter 10 cm dan tinggi 5

cm serta tekanan 2 ton (2500 KN/m2)

- Dongkrak hidrolik dengan kemampuan tekan 2 ton (2500 KN/m2)

- Muffle Furnace

- Oven

- Bom Kalorimeter

- Crucible porcelain

- Timbangan Analitis

- Desikator

- Silika Gel ( Dessicant Agent )


- Peralatan Analisa Gas

- Hardener Meter

Bahan yang digunakan :

- Cangkang Kelapa sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama

berlokasi di kecamatan Pkl. Susu Kabupaten Langkat.

- Tandan Kosong Kelapa Sawit berasal dari limbah PKS PT. Jaya Baru Pratama

berlokasi di kecamatan Pkl. Susu kabupaten Langkat.

- Tanah Liat berasal dari halaman rumah di Perumnas Simalingkar dan telah

dibersihkan dari kotoran dan batu krikil.

- Air sebagai bahan pencampur dari tandan kosong, cangkang dan tanah liat

sehingga campuran menjadi berbentuk adonan.

- Barium Hidroksida 0,1 N

- Indikator Phenol pthalein

- HCL 0,1 N

- Na2CO3 0,1 N

3.3 Prosedur Kerja.

Dalam penelitian ini ada beberapa tahapan yang dilakukan yaitu :

1. Tahap penyiapan bahan baku.

2. Tahap uji pendahuluan.

3. Tahap pengarangan.

4. Tahap pencetakan dan pengeringan.


5. Tahap analisa

6. Tahap uji statistik

3.3.1 Tahap Penyiapan Bahan Baku.

Tahap ini bertujuan untuk mempersiapkan bahan-bahan yang akan digunakan

dalam percobaan sehingga mempunyai bentuk yang seragam dan dapat dengan mudah

digunakan dalam tahapan selanjutnya.

Adapun tahap penyiapan bahan baku dilakukan dengan mongering anginkan

tandan kosong kelapa sawit terlebih dahulu sebelum digunakan. Untuk mempermudah

pengeringan tandan kosong kelapa sawit dibelah menjadi 4 (empat) bagian. Begitu juga

dengan cangkang kelapa sawit di bersihkan dari kotoran hal ini bertujuan agar proses

pengarangan dapat berlangsung sempurna dan tidak terganggu dengan kotoran yang ada.

Kemudian tandan kosong dipotong kecil-kecil untuk mempermudah dan mempercepat

proses pengarangan.

3.3.2 Tahap Uji Pendahuluan

Tahap ini bertujuan untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi yang

menghasilkan nilai total karbon yang paling optimum. Suhu karbonisasi optimum ini

yang menjadi dasar dari suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya.

Tahap ini dilakukan dengan memasukkan tandan kosong kelapa sawit kedalam

furnace kemudian suhu diatur pada 100oC dan dibiarkan selama 1 jam. Setelah 1 jam

tandan kosong dikeluarkan dari dalam furnace kemudian dilihat apakah sudah menjadi


arang atau belum jika sudah maka dianalisa nilai total karbon terikatnya. Kemudian

dilanjutkan dengan suhu 200oC, 300oC, 400oC, 500oC dan suhu diatasnya. Jika nilai total

karbon terikatnya meningkat maka suhu terus ditambah namun jika nilai total karbon

terikatnya menurun maka uji pendahuluan dihentikan. Perlakuan diulangi untuk bahan

cangkang kelapa sawit.

3.3.3 Tahap Pengarangan

Tahap ini bertujuan untuk mengubah cangkang kelapa sawit dan tandan kosong

sawit menjadi serbuk arang yang digunakan pada tahap selanjutnya.

Bahan-bahan yang telah disiapkan diarangkan dengan cara dimasukkan kedalam

muffle furnace yang telah diset suhunya pada 500 oC selama 1 jam (suhu pengarangan

didapat dari tahap uji pendahuluan). Cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa

sawit dimasukkan kedalam furnace secara bergantian. Dimana setelah cangkang telah

habis dibakar didalam furnace baru dilanjutkan dengan tandan kosong sawit. Setelah itu

arang dari kedua bahan dihaluskan dengan cara digiling sampai halus dengan

menggunakan ball mill. Kemudian diayak. Proses pengayakan dengan menggunakan

ayakan biasa tidak menggunakan ayakan mesh karena ukuran mesh dari bahan briket

pada penelitian ini tidak diukur parameternya.

3.3.4 Tahap Pencetakan dan Pengeringan

Serbuk arang dari 2 bahan berbeda yaitu campuran cangkang dan TKS kemudian

dicampurkan dengan rasio 1 : 10; 1 ;20 dan 1 : 30 (w/w) serta perekat berupa tanah liat.


Konsentrasi tanah liat adalah 0 %, 10%, 20% dan 30% (w/w). Campuran tadi

ditambahkan air secukupnya, kemudian dimasukkan kedalam alat pencetak yang

mempunyai ukuran teknis diameter 10 cm dan tinggi 5 cm. Kemudian ditekan dengan

alat pengempa yang mempunyai kekuatan tekan 2 ton (2500 KN/m2). Briket yang sudah

selesai dicetak dimasukkan kedalam oven untuk dikeringkan dengan temperatur 100 0C.

3.3.5 Tahap Analisa

Tahap ini bertujuan untuk menganalisa karakteristik dasar dari briket arang yang

dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain nilai bakar, nilai total karbon terikat, nilai

kadar air, nilai kadar abu, nilai kadar debu (Pm10) dan uji emisi gas buang dari briket

arang.

A. Analisa Nilai Bakar

- Sebanyak + 1 gram briket ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam cawan

kwarsa lalu kedua katup bomb dihubungkan dengan kawat NiCr.

- Kedua kawat pada bomb dicuci dengan + 10 ml air suling.

- Hubungan kawat pada bomb diperiksa dengan stop kontak, bomb dinyalakan

dengan menekan tombol “test bomb”.

- Bomb diisi dengan oksigen sampai tekanan 30 atm dan bomb dimasukkan

kedalam vessel yang sudah diisi dengan 2 liter air lalu tombol bomb ditekan

sampai lampu “Ready to Fire “ menyala.


- Aliran listrik heater dijalankan dan sampai lampu dan ampere meter dari heater

berjalan secara otomatis (Suhu Vessel dan jacket sama ).

- Suhu awal To dibaca hingga konstan.

- Tombol fire ditekan hingga lampu menjadi mati (Lampu Ready to Fire mati),

tunggu selama 10 menit serta baca suhu Ta hingga konstan.

- Heater listrik dimatikan dan bomb diangkat dengan hati-hati, kemudian gas

dikeluarkan serta cairan dari bomb dibilas dengan larutan Barium Hidroksida 0,1

N dengan indikator phenol pthalein.

- Na2CO3 0,1 N ditambahkan sampai terbentuk endapan dimana endapan yang

terbentuk disaring dan sisa Na2CO3 di titar dengan HCL 0,1 N.

B. Analisa Kadar Air

Crucible di timbang (A1) kemudian briket dimasukkan kedalam crucible lalu di

timbang (A2). Berat Briket (W1). Dimana dinyatakan sebagai W1 = A2- A1. Briket dan

crucible dimasukkan kedalam oven pada suhu 105 oC selama 1 jam. Kemudian

Dimasukkan kedalam desikator. Lalu ditimbang.

(W 1 − W 2)
Rumus : Kadar Air = X 100%
W1

Dimana : W1 = Berat Contoh mula-mula (gr)
W2 = Berat Contoh setelah dikeringkan (gr)


C. Analisa Kadar Abu

- Briket ditimbang sebanyak 5 gram, kemudian dimasukkan kedalam crucible

yang sudah ditentukan beratnya.

- Briket dipanaskan atau dibakar dalam bunsen sampai tidak keluar asap lagi.

Kemudian dimasukkan ke dalam Muffle Furnace pada suhu 550 oC selama 2

jam.

- Briket tadi kemudian didinginkan dalam desikator sampai suhu kamar.

Kemudian di timbang.

A− B
Rumus : Kadar Abu = X 100%
C

Dimana A = bobot crucible + Abu
B = bobot crucible kosong
C = bobot briket

D. Tahap Uji Kadar Bahan Mudah Terbakar dan Menguap

- Briket sebanyak sebanyak 5 gram ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam

crucible yang tertutup yang sudah ditentukan beratnya.

- Briket tersebut kemudian dibakar didalam furnace selama 7 menit pada suhu

990oC.

- Crucible didinginkan didalam desikator kemudian ditimbang.


D−C
Rumus : VCm = x 100%
D

C= A–B

Dimana VCm = Volatile Combustible Matter (%)
D = Berat sample (gr)
C = Berat zat sisa pembakaran (gr)
A = Berat zat sisa pembakaran + berat crucible (gr)
B = Berat crucible kosong (gr)

E. Tahap Uji Kadar Karbon Terikat

Kadar karbon terikat (Fixed Carbon) ditentukan berdasarkan persamaan sebagai

berikut :

Rumus : FC + VCM + KA + KAb = 100 %

FC = 100% - KA – Kab – VCM

Dimana : FC = Kadar Karbon terikat (%)
KA = Kadar Air (%)
KAB = Kadar Abu (%)
VCM = Kadar Zat mudah menguap dan terbakar (%)

F. Tahap Uji Kadar Debu (Pm10 )

- Udara yang akan dianalisa dihisap dengan dust sampler yang telah dipasang

kertas saring dengan ukuran 10 µm yang telah ditimbang terlebih dahulu

beratnya.

- Kemudian alat dust sampler dihidupkan selama lebih kurang 1 jam.

- Setelah 1 jam alat dust sampler dimatikan kemudian kertas saring yang sudah

berisi debu timbang.


A− B
Rumus : Pm = x 100%
B

Dimana : A = Berat Kertas Saring + Debu (gr)
B = Berat Kertas Saring (gr)
Pm = Kadar Debu

G. Tahap Uji Emisi Buangan Briket

- Uji emisi dilakukan dengan melakukan pembakaran briket pada tungku

pembakaran.

- Asap hasil pembakaran dihisap dengan alat impinger yang terdiri dari

kompressor penghisap yang dihubungkan dengan tabung yang berisi larutan

penyerap zat-zat yang akan dianalisa, Satu tabung berisi satu larutan yang

menyerap zat pencemar yang akan dianalisa.

- Penghisapan dilakukan selama 1 jam.

- Setelah dilakukan penghisapan kemudian larutan tadi dianalisa dengan

menggunakan metode spektrofotometer dan menggunakan alat spetrofotometer

AAS dan UV.

3.4 Rancangan Percobaan

Penelitian ini dilaksanakan dengan Model Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang

terdiri dari 2 faktorial, yaitu :

Faktor I : Perbandingan konsentrasi cangkang dan TKS , yang terdiri dari 3 taraf :

Pa = Cangkang : Tandan Kosong kelapa Sawit (TKS) (1 : 10)

Pb = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) (1 : 20)


Pc = Cangkang : Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) (1 : 30)

Faktor II : Konsentrasi Perekat (K), yang terdiri dari 4 taraf, yaitu :

K0 = 0 %
K1 = 10 %
K2 = 20 %
K3 = 30 %
Kombinasi perlakuan (tc) adalah 3x4 = 12 (PaK0, PaK1, PaK2, PaK3, PbK0 ,PbK1, PbK2,

PbK3, PcK0, PcK1, PcK2 dan PcK3) dengan banyaknya ulangan (n), adalah :

Tc (n-1) ≥ 11
12 (n-1) ≥ 11
12n-12 ≥ 11
12n ≥ 23
n ≥ 1,92 sehingga banyaknya ulangan = 2

3.5 Analisa Varian

Untuk menganalisa data hasil pengamatan, dilakukan analisa varian (ANAVA)

untuk RAL faktorial dengan model :

Yijk = μ + αi + βj + (αβ)ij + Σijk

Dimana :
Yijk = Hasil pengamatan dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j
dengan ulangan ke-k.
μ = Efek nilai tengah berharga konstan,
αi = Efek dari faktor P pada taraf ke-i.
βj = Efek dari faktor K pada taraf ke-j.
(αβ) = Efek interaksi dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j.
Σijk = Efek galat dari faktor P pada taraf ke-i dan faktor K pada taraf ke-j dalam
ulangan ke-k.
Analisa varian (Anava) digunakan untuk mengetahui pengaruh dari komposisi bahan

dan komposisi perekat terhadap karakteristik dasar briket yang dihasilkan secara

statistik. Dimana untuk nilai F tabel diperoleh dari buku karangan Sudjana. Perhitungan

analisa varian dilakukan menggunakan software Microsoft Excel sebagai alat bantu.


Berikut ini akan disajikan tabel matriks penghitungan RAL

Tabel.3.1. Tabel Matriks perhitungan RAL
K
P K1 K2 K3 K4
y1 y5 y9 y13
y2 y6 y10 y14
y3 y7 y11 y15
y4 y8 y12 y16
P1 X1 X2 X3 X4 N1
y17 y21 y25 y29
y18 y22 y26 y30
y19 y23 y27 y31
y20 y24 y28 y32
X5 X6 X7 X8 N2
P2 Z1 Z2 Z3 Z4 M

Keterangan : y1 s/d y32 = Nilai analisa
P = Komposisi bahan
K = Komposisi perekat
X1 = y1+y2+y3+y4
X2 = y5+y6+y7+y8
X3 = y9+y10+y11+y12
X4 = y13+y14+y15+y16
X5 = y17+y18+y19+y20
X6 = y21+y22+y23+y24
X7 = y25+y26+y27+y28
X8 = y29+y30+y31+y32
Z1 = X1 + X5
Z2 = X2+ X6
Z3 = X3+ X7
Z4 = X4 + X8
N1 = X1+X2+X3+X4
N2 = X5+X6+X7+X8
M = N1+N2


M = Z1 + Z2 + Z3 + Z4
M = ∑y

Rumus rumus yang digunakan untuk analisa varian (anava) akan disajikan sebagai

berikut :

Ry =
∑y
dkPxdkKxn

Σy = y1+...+y32

∑y 2
= y12+...+y322

2
Z1 + Z 2 2 + Z 2 3 + Z 2 4
Py = - Ry
dkPxn

N12 + N 2 2
Ky = - Ry
dkKxn

n
Jpk = ∑ xi
i =1
2
- Ry

Pky = Jab – Py – Ky

Ey = ∑y 2
- Ry – Py – Ky – Pky

Notasi-notasi yang digunakan dalam Anava adalah sebagai berikut :

DK = Derajat Kebebasan. KT = Kuadrat Tengah

JK = Jumlah Kuadrat

Berikut ini akan disampaikan tabel matriks penghitungan Anava :


Tabel 3.2. Tabel Matriks Perhitungan Anava

Sumber Variasi dk Jk KT Fhitung Ftabel
Rata-rata 1 Ry Ry
Perlakuan dk Nilai Ftabel
P P-1 Py Py KTP diambil dari buku
KTG Sudjana dengan
dk
K K-1 Ky KTK nilai α = 0.10 dan
Ky
0,05
dk KTG
PK PxK Pky
PKy KTPK
Galat PxKxn Ey dk KTG
Ey
dk
Jumlah


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Uji Pendahuluan

Tahap uji pendahuluan adalah tahap untuk menentukan pada suhu berapa karbonisasi

menghasilkan nilai total karbon terikat yang optimum dan dari hasil uji pendahuluan

suhu karbonisasi pada tahap selanjutnya dilakukan. Hasil dari uji pendahuluan adalah

sebagai berikut :

Tabel. 4.1 Data hasil uji pendahuluan penentuan suhu karbonisasi
Metode
No Kode Sample Parameter Analisa
Fix
Carbon
%
1 Cangkang (700 oC) 83.38 Gravimetri
2 Tandan Kosong (700 oC) 74.30 Gravimetri
10 Tandan Kosong (300oC) 73.35 Gravimetri

Berdasarkan Tabel 4.1 di atas hasil pengukuran terhadap suhu karbonisasi 500 oC,

cangkang dan tandan kosong menghasilkan persentase nilai total karbon terikat paling

tinggi masing-masing 93.38 dan 81.17 %. Jadi suhu optimal dari


karbonisasi adalah 500 oC. Berdasarkan hal ini maka suhu karbonisasi pada tahap II

( tahap karbonisasi ) adalah pada suhu 500 oC. Pada suhu 100 oC dan 200 oC cangkang

dan tandan kosong belum menjadi arang. Pada suhu 100oC tankos mulai terbakar

(Ignition Point) dan suhu 200 oC cangkang baru mulai terbakar. Pada suhu 600o dan

700oC dapat dilihat nilai total karbon terikatnya menurun hal ini disebabkan banyak

cangkang dan tandan kosong yang berubah menjadi abu dibandingkan dengan yang

menjadi arang. Cangkang dan tandan kosong berubah menjadi abu disebabkan suhu dan

jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh cangkang dan tandan kosong cukup untuk

merubah cangkang dan tandan kosong menjadi abu. Pada penelitian ini proses

pembakaran dilakukan dengan udara yang dibatasi dengan pertimbangan jika

pembakaran dilakukan tanpa udara (pirolisis) maka sosialisasi pembuatan bio arang ini

kepada masyarakat akan menjadi lebih sulit.

4.2 Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap

Variabel Uji.

4.2.1Pengaruh Perbandingan Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat

terhadap Nilai Bakar

Analisa nilai bakar dilakukan untuk mengetahui nilai bakar briket dan pengaruh

dari variasi perbandingan komposisi bahan dan perekat terhadap nilai bakar dari briket

arang yang dihasilkan. Hasil analisa nilai bakar terhadap perlakuan yang dibuat (variasi

komposisi bahan dengan komposisi perekat) selengkapnya dipaparkan pada Tabel 4.2


serta pengaruh perlakuan yang dibuat (variasi komposisi bahan dan komposisi perekat)

terhadap nilai bakar dapat dilihat dalam Gambar 4.1.

Tabel 4.2. Data Pengamatan Uji Nilai Bakar (Kal/gr)
Perlakuan Nilai Bakar
Kal / gr
PaKo 4806.83
PaK1 4749.68
PaK2 4733.95
PaK3 4700.43

PbKo 5220.22
PbK1 5299.165
PbK2 5303.07
PbK3 4976.955

PcKo 5106.12
PcK1 5094.84
PcK2 5080.095
PaK3 5000.785


5400

5300 PbK1 PbK2
PbKo
Nilai Bakar (kal/gr)

5200

5100 PcKo PcK1 PcK2 Pa= 1:10
5000 PcK3 Pb=1:20
PbK3
Pc=1:30
4900

4800 PaKo
PaK1 PaK2
4700 PaK3

4600
0 1 2 3 4 5

0% Komposisi Perekat (%)%
10% 20% 30

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Komposisi Bahan dan Komposisi Perekat terhadap
Nilai Bakar
Dari data pada Tabel 4.2 dan melihat Gambar 4.1 dapat diambil kesimpulan bahwa

perbandingan bahan dan konsentrasi perekat berpengaruh terhadap nilai bakar dengan

nilai bakar yang tertinggi diperoleh pada perbandingan komposisi bahan cangkang

kelapa sawit dan TKS pada 1 : 20 dan komposisi perekat 20 % yaitu sebesar 5303.07

(kal/gr).

Dari Gambar 4.1 dapat dilihat pada perbandingan komposisi bahan 1:10 dan 1:30

semakin banyak komposisi perekat maka nilai bakar akan semakin menurun. Hal

ini disebabkan tanah liat sebagai perekat merupakan isolator dan mengurangi nilai

bakar dari briket yang dihasilkan. Tandan kosong memiliki nilai total karbon yang

lebih


rendah bila dibandingkan dengan cangkang kelapa sawit tetapi bila komposisi dari

tandan makin banyak maka akan makin meningkatkan nilai bakar. Terdapat suatu

fenomena yang menarik pada perbandingan komposisi bahan 1:20 dimana pada

perbandingan komposisi tersebut semakin banyak komposisi perekat maka nilai bakar

akan meningkat dan mencapai puncak pada perbandingan komposisi perekat 20% dan

menurun tajam pada komposisi perekat 30%. Hal ini mungkin disebabkan adanya

pengaruh kombinasi antara perekat, tandan kosong dan cangkang kelapa sawit

merupakan yang terbaik diantara kombinasi yang lain. Dibawah ini akan disajikan hasil

uji statistik terhadap pengaruh perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat

terhadap nilai bakar briket yang dihasilkan.

Tabel 4.3 Hasil Uji Statistik Nilai Kalor Briket
Sumber DK JK KT F Hitung Fα=0.05 Fα=0.10
Variasi
Rata-rata 1 601443667.36 601443667.36

Perlakuan

P 2 867529.20 433764.60 703.28 3.89 2.81

K 3 102912.70 34304.23 55.62 3.49 2.61

PK 6 63791.71 10631.95 17.24 3.00 2.33

Galat 12 7401.26 616.77

Total 24 602485302.24

Dari Tabel 4.3 untuk sumber variasi perbandingan komposisi bahan terhadap nilai bakar

diperoleh F hitung > Ftabel dimana untuk F tabel diambil nilai α = 0.05


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil uji pendahuluan diperoleh bahwa suhu karbonisasi yang optimal

adalah pada suhu 500 oC.

2. Dari hasil penelitian diperoleh briket yang memiliki parameter yang optimum

adalah briket dengan perbandingan konsentrasi bahan 1 : 20 dan konsentrasi

perekat 20%, dengan parameter sebagai berikut :

a. Nilai Bakar : 5303.07 kal/gr

b. Total Karbon : 61.41 %.

c. Kadar air : 7.81%

d. Kadar abu : 9.26 %

e. Kadar COx : 27.64 mg/l

f. Uji Mekanik : 6.02 kg/in2.

g. Uji Pm10 : 0.0200 mg/m3

3. Perbandingan komposisi bahan dan komposisi perekat berpengaruh nyata

terhadap nilai kalor briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan

0,1.


4. Perbandingan komposisi bahan berpengaruh nyata terhadap nilai total karbon

briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1. Komposisi

perekat tidak berpengaruh terhadap nilai total karbon briket dengan nilai Fhitung

< Ftabel serta nilai α =0,05 dan 0,1.


terhadap nilai kadar air briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05

dan 0,1.


terhadap nilai kadar abu briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05

dan 0,1.


terhadap nilai kadar COx briket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05

dan 0,1.


terhadap kekokohan brket dengan nilai Fhitung > Ftabel serta nilai α =0,05 dan

0,1.

9. Pembakaran briket arang pada tungku pembakaran menghasilkan emisi yang

tidak melewati ambang batas baku mutu emisi tungku batu bara.


5.2 Saran

1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan campuran komposisi

yang lebih kompleks seperti dengan menggunakan campuran pelepah, janjang,

cangkang serta sampah organik ( termasuk kotoran hewan ) serta digunakan

bahan perekat lain diluar tanah liat dan tepung kanji seperti menggunakan black

liquor, campuran semen, endapan pada oil catcher crude destilation unit dan

campuran putih telur dengan kulit telur.

2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai perancangan kiln yang lebih efisien

diluar furnace yang tidak menggunakan tenaga listrik dan BBM tetapi

menggunakan energi alternatif yang banyak disekitar kita serta perancangan

tungku masak yang efisien dan praktis sehingga penggunaan briket arang dapat

cepat disosialisasikan kepada masyarakat.


DAFTAR PUSTAKA

Ahsonul Anam & Taufik Sastrawinata, 1994. Pengujian Briket Batu Bara Sarang
Tawon. Laporan Penelitian UPT-LSDE BPP Teknolog Serpong

Ambar Astuti. 1997. Pengetahuan Keramik. Yogyakarta : Gajah Mada University Press

Anonim. 2003. Statistik Kelapa Sawit 1997 – 2003. Jakarta : Badan Pusat Statistik
Republik Indonesia

Anonim. 2005. Clays. http://en.wikipedia.org /org/Clays (2 Nopember 2005)

Anonim. 2005. Pemanfaatan Limbah Tanaman Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Pulp
dan Kertas. www.balitbangsumut.go.id ( 2 Nopember 2005)

Anonim. 2005. Tanah Liat. www.avobe.com /ms/wikipedia/t/ta/tanah_liat.html (
2 Nopember 2005 )

Anonim. 2002. Himpunan Peraturan Perundang-undangan di Bidang Pengelolaan
Lingkungan Hidup dan Pengendalian Dampak Lingkungan Era Otonomi Daerah.
Jakarta : Kementerian Lingkungan Hidup

Anonim, 1995, Ensiklopedi Nasional Indonesia, Jil.2. Jakarta : Departemen Pendidikan
Nasional.

Darnoko dan Putboyo Guritno. 1995. Pembuatan Briket Arang dari Limbah Padat
Kelapa Sawit. Laporan Kegiatan Penelitian PPKS 1994/1995

Debby Shintya Dewi. 2005. Uji Karakteristik Dasar Bio-Briket dari Campuran Ilalang
dan Cangkang Sawit sebagai bahan bakar Alternatif. Laporan akhir skripsi
jurusan Teknik kimia Unsyiah 2005

David, RW. 1986. Mechanical behaviour of ceramics. Cambridge : Cambridge
University Press

Edwi Mahajoeno dan Isroi. 2005. Energi Alternatif Pengganti BBM : Potensi Limbah
Biomassa Sawit sebagai Sumber Energi Terbarukan.
www.ipard.com/art_perkebunan/apr11-05-isr+dw.asp ( 22 Nopember 2005)


Eka Nuryanto. 2000. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagai Sumber Bahan
Kimia. Warta PPKS 2000, Vol,8(3) : 137-144

Meilita Tryana Sembiring dan Tuti Sarma Sinaga. 2003. Arang Aktif
(Pengenalan dan Proses Pembuatannya ). USU digital Library

Ismu Uti Adan. 1998. Membuat Briket Bio Arang. Yokyakarta : Kanisius

Johannes, H . 1991. Menghemat kayu bakar dan arang kayu untuk memasak di Pedesaan
dengan Briket Bio arang. Laporan Karya Ilmiah Fakultas Teknik Universitas
Gajah Mada. Yokyakarta. 1991

Philip Kristanto. 2002. Ekologi Industri. Yokyakarta : Penerbit Andi

Santi Purwaningsih et al. 2000. Pemanfaatan arang aktif cangkang kelapa sawit sebagai
adsorben pada limbah cair kayu lapis. Laporan Penelitian Tahunan Fakultas
Kehutanan Universitas Mulawarman. Samarinda. 2000

Sudjana. 1994. Desain dan Analisis Eksperimen. Bandung : Tarsito

Sukarrumidi. 2006. Batu Bara dan Pemanfaatannya.Yokayakarta : Gajah Mada
University Press

Widarto,L & Suryanta. 1995. Membuat Bioarang dari Kotoran Lembu. Yokyakarta :
Kanisius


08 e00057

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (19)

08 e00057