PRAKTIKUM PIROLISISKU-1201

PENGANTAR REKAYASA &DESAIN II

KELOMPOK 6Syauqi Abdurrahman (16713041)

Gradi Desendra (16713131)Firanza Fadilla (16713227)

Assyifa Reyhannisa (16713317)

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ……………………………………………………………….....……. 2

BAB I : LATAR BELAKANG ……………………………………………………. 4

BAB II: PERUMUSAN MASALAH ……………………………………………. 5

BAB III: ANALISIS KEBUTUHAN DESAIN....................................................... 6

3.1 Visi dan Misi Produksi ……………………………………………………. 6

3.1.1 Visi ……………………………………………………………. 6

3.1.2 Misi ……………………………………………………………. 6

3.2 Strategi Produksi ……………………………………………………. 6

3.2.1 Analisis Segmenting, Targeting, dan Positioning ……………. 4

3.2.2 Analisis SWOT ……………………………………………………. 7

3.3 Kriteria Alternatif Desain ……………………………………………. 8

BAB IV: ALTERNATIF DESAIN DAN PEMILIHAN DESAIN FINAL ……. 9

4.1 Alternatif Desain ……………………………………………………………. 9

4.1.1Alternatif Bahan Baku Desain ……………………………………. 9

4.2.2 Alternatif Perancangan Desain ……………………………………. 9

4.2 Pemilihan Desain Final ……………………………………………. 11

BAB V: PENDALAMAN DESAIN …………………………………………. 12

5.1 Skema/Gambar Desain ……………………………………………………. 12

5.2 Cara Kerja Desain ……………………………………………………. 12

5.3 Strategi Realisasi Desain ……………………………………………. 13

5.4 Perhitungan yang Relevan ……………………………………………. 13

BAB VI: PRAKTIKUM REALISASI DESAIN ……………………………. 15

2

6.1 Alat-alat yang Digunakan pada Praktikum ……………………………. 15

6.2 Prosedur Praktikum ……………………………………………………. 15

6.3 Hasil Pengamatan ……………………………………………………. 18

6.4 Perhitungan-perhitungan ……………………………………………. 20

6.5 Analisis Hasil Perhitungan dan Perbandingannya dengan Praktikum 20

BAB VII: KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………..……. 21

7.1 Rangkuman Keunggulan Desain ……………………………………. 21

7.2 Saran Pengembangan/Koreksi Desain ……………………………………. 21

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………………. 22

3

BAB I

LATAR BELAKANG

Saat ini kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat. Meningkatnya

kebutuhan energi ini tidak disertai dengan ketersediaan sumberdaya penghasil energi yang

memadai. Salah satu sumber daya penghasil energi yang telah banyak digunakan ialah

bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil dapat menghasilkan energi yang besar. Namun bahan

bakar fosilini tidak dapat diperbarui.

Penggunaan bahan bakar fosil secara terus menerus membuat persediaan bahan

bakar fosil semakin menipis. Salah satu alternatif sumberdaya penghasil energi selain

bahan bakar fosil ialah bahan bakar yang berasal dari biomassa seperti arang. Arang

merupakan kandungan karbon yang ada pada biomassa.

Sekarang, penggunaan arang mulai dimanfaatkan di berbagai bidang, di antaranya

bidang tataboga dan kuliner yang menggunakan arang sebagai bahan bakar untuk

mematangkan makanan karena ada aroma khas yang tercipta, bahkan digunakan secara

langsung untuk minuman (biasanya kopi), bidang lingkungan yang menggunakan arang

sebagai bahan untuk alat penjernih air karena kandungan karbon di dalam arang, dan di

bidang-bidang lainnya.

Dewasa ini, banyak yang melirik arang sebagai sumber bahan bakar alternatif

(bahan bakar dari biomassa) karena memiliki manfaat yang sangat besar dan harga yang

sangat murah, jika dibandingkan dengan minyak bumi, gas alam, dan batu bara.Untuk itu,

dalam praktikum kali ini, kami akan mencoba membuat arang dengan proses pirolisis

dengan kualitas baik, kuantitas yang banyak, serta waktu pembentukannya relatif singkat.

4

BAB II

RUMUSAN MASALAH

Rumusan masalah dari praktikum pembuatan arang kami adalah:

1. Bagaimana kriteria bahan baku untuk membuat arang yang ideal?

2. Bagaimana desain penempatan bahan baku di dalam tungku pirolisis?

3. Berapa lama proses pembakaran berlangsung?

4. Bagaimana kondisi dan karakteristik asap cair yang nantinya akan dihasilkan?

5. Bagaimana kondisi dan karakteristik arang hasil proses pirolisis?

5

BAB III

ANALISIS KEBUTUHAN DESAIN

3.1 VISI DAN MISI PRODUKSI

3.1.1 Visi

Menciptakan arang yang baik berkualitas denganberbahan dasar limbah

biomassa yang mudah didapatkan di masyarakat.

3.1.2 Misi

1. Menemukan alternatif limbah biomassa yang dapat digunakan sebagai

bahan dasar arang yang baik dan berkualitas.

2. Mendesain rancangan alat dan bahan untuk melakukan pengarangan

dengan baik agar menghasilkan arang yang optimal.

3. Menerapkan metode pengarangan secara tepat dan sesuai dengan prinsip

pirolisis.

3.2 STRATEGI PRODUKSI

3.2.1 Analisis Segmenting, Targeting, dan Positioning

a. Segmenting

Hampir setiap lapisan ekonomi masyarakat di Indonesia masih

menggunakan arang dalam kehidupan sehari-hari, terutama masyarakat

tradisional yang masih menggunakan arang untuk memasak.

Kegunaan lain dari arang adalah digunakan di industri gula,

pembersihan minyak dan lemak, kimia, dan farmasi. Melihat banyaknya

kegunaan arang di kehidupan masyarakat, maka arang berbahan dasar

kayu albasia berpeluang untuk memasuki pasaran arang.

b. Targeting

6

Target utama dari produk arang berbahan dasar kayu albasia adalah

masyarakat Indonesia yang sampai saat ini masih menggunakan arang

dalam kehiduan sehari-harinya.

c. Positioning

Arang berbahan dasar kayu albasia cukup berpotensi.Kayu albasia

dapat didapat dengan mudah sebagai limbah dan harganya tidak terlalu

mahal.

3.2.2 Analisis SWOT

Matriks SWOT

Strength Weakness

Opportunity

Kayu albasia memiliki jumlah yang melimpah sehingga mudah didapatkan di masyarakat .Kayu albasia biasa digunakan untuk peti kemas sehingga limbahnya dapat dibeli dengan harga yang murah. Proses produksi dapat dilakukan dengan biaya yang lebih murah sehingga produksi dalam jumlah besar mungkin dilakukan untuk menghasilkan jumlah arang yang banyak

Kayu albasia memiliki kadar air yang tinggi dan cenderung mempertahankan kandungan airnya. Untuk mengatasi masalah tersebut dapat dilakukan penjemuran kayu terlebih dahulu untuk mengurangi kandungan air dalam kayu albasia.

Threat

Kayu albasia dapat diperoleh dengan harga yang relatif murah, sehingga terdapat kemungkinan banyak produsen lain yang menggunakan kayu albasia sebagai bahan dasar arang.

Arang berbahan dasar kayu albasia masih kurang familiar di telinga masyarakat.Karena itu perlu diadakan sosialisasi mengenai bahan arang ini supaya masyarakat mengenal arang kayu albasia sehingga dapat dipasarkan scara optimal.

3.3 KRITERIA ALTERNATIF DESAIN

Dalam pemilihan desain-desain alternatif dari pembuatan arang kami, kami

melakukan perbandingan dengan beberapa bahan baku yang dapat menghasilkan arang

dengan kualitas yang baik dalam jumlah besar. Arang berkualitas yang kami harapkan

7

adalah arang dengan kandungan karbon terikat yang tinggi, nilai kalor yang tinggi,

komponen volatil yang rendah, kandungan abu yang rendah, dan kandungan kelembaban

yang rendah.

Kami juga memperhitungkan tingkat kemudahan bahan baku untuk diperoleh di

masyarakat dan keterjangkauan harganya supaya arang kami dapat digunakan oleh

berbagai lapisan masyarakat di Indonesia.

8

BAB IV

ALTERNATIF DESAIN DAN PEMILIHAN DESAIN FINAL

4.1 ALTERNATIF DESAIN

4.1.1AlternatifBahan Pengarangan

Berikut ini merupakan tabel yang memaparkan alternatif bahan yang dipilih

praktikan sebagai bahan dasar pembuatan arang.

Tabel 01Deskripsi Alternatif Desain

Alternatif Deskripsi Desain

1. Serbuk Gergaji

Sumber: pixabay.com

Desain dengan serbuk gergaji menghasilkan arang yang berkualitas karena memiliki

nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu 5219 kkal/kg serta tidak berbau. Selain itu, serbuk

gergaji mudah didapatkan dan harganya murah.

Namun serbuk gergaji memiliki kekurangan, yaitu bentuknya berupa bubuk sehingga

harus dipadatkan. Selain itu, arang dari serbuk gergaji juga mudah terbakar dan harus

menggunakan penutup kasa. Serbuk gergaji saat ini juga banyak digunakan untuk media

tanam jamur tiram daripada arang.

2. Tongkol Jagung

Sumber: indonesiabiobutanol.wordpress.com

Arang berbahan dasar tongkol jagung akan berkualitas karena memiliki nilai kalor

sebesar 5600 kkal/kg. Harganya yang relatif murah dan mudah didapatkan karena

merupakan limbah menambah nilai plus bahan dasar ini.

Kekurangan penggunaan tongkol jagung adalah ia harus dikeringkan dalam waktu yang

9

cukup lama karena tongkol jagung memiliki kandungan air yang banyak. Selain itu,

karakteristik bonggol jagung yang tidak terlalu padat menyebabkan perlunya desain yang

sesuai dalam pembakaran.

3. Kayu Albasia

Sumber:indonesiawood.net

Arang berbahan dasar kayu albasia akan berkualitas karena memiliki nilai kalor sebesar

5950 kkal/kg. Harganya relatif murah. Selain itu, ia juga mudah didapatkan karena banyak

yang menjadi limbah dan sisa-sisa mebel.

Karakteristik kayu albasia yang memiliki kadar air tinggi membuatnya butuh

pengeringan yang cukup lama.

4. Ampas Tebu

Sumber: youngmuhajir.files.wordpress.com

Ampas tebu dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan arang dengan nilai kalor

sebesar 5130 kkal/kg. Selain itu, ampas tebu biasanya merupakan limbah dari pengolahan

tebu sehingga mudah didapatkan dan harganya murah. Ia juga mudah dikeringkan.

Kekurangan penggunaan ampas tebu adalah mudah mengalami fermentasi atau

pengasaman jika tidak kering.

Berikut ini merupakan tabel komposisi bahan pembuatan arang dari alternatif-

alternatif desain yang ada.

Tabel 02

Komposisi Bahan Pembuatan Arang

Bahan Persen (%)

10

Nilai

Kalor

(kkal/kg)

Kadar Fixed

Carbon

Volatile

Matter

Karbon (C)

Hidrogen (H)

Senyawa Organik

Senyawa Anor-ganik

Abu

Serbuk Gergaji

5219 48.85 11.5 87.5 2.2 0.12 0.04 2.0

Tongkol Jagung

5600 31.81 38.42 91.7 1.7 0.02 0.05 3.2

Kayu Albasia

5950 55 15.4

Ampas Tebu

5130 24.7 65.9 88.4 7.8 0.08 0.12 3.2

Sumber: Sembiring, M.T., 2003

4.1.2Alternatif Perancangan Desain

Beberapa alternatif desain tungku yang dapat disusun adalah sebagai berikut.

Tabel 03

Alternatif Perancangan Desain

Alternatif Desain Deskripsi

1. Tungku Biasa Pada desain ini, tungku tidak diberi atau ditambahkan bahan

bantuan. Keunggulan desain ini adalah tidak adanya fixed

cost, biaya tambahan. Namun kelemahannya adalah panas

bisa merambat keluar.

2. Tungku Diberi Kassa Pada desain ini, dalam pembakarannya tungku dibantu

dengan kassa. Keunggulan desain ini adalah bahan

terpadatkan. Namun kelemahannya adalah panas bisa

merambat keluar serta penambahan fixed cost.

3. Tungku Dilapisi Handuk Pada desain ini, dalam pembakarannya tungku dilapisi

dengan handuk. Keunggulan desain ini adalah panasnya

tidak merambat keluar. Namun kelemahannya adalah fixed

cost bertambah.

4. Tungku Diberi Kassa dan Pada desain ini, dalam pembakarannya tungku dibantu

dengan kassa. Keunggulan desain ini adalah bahan

11

Dilapisi Handuk terpadatkan dan panas tidak merambat keluar. Namun

kelemahannya adalah penambahan fixed cost.

4.2 PEMILIHAN DESAIN FINAL

Setelah melakukan perbandingan, praktikan memutuskan untuk menggunakan

bahan baku utama kayu albasia. Hal ini disebabkan karena pertimbangan-

pertimbangansebagaiberikut:

Kayu albasia dapat diperoleh dengan mudah. Untuk mendapatkannya dengan

cuma-cuma, ia dapat diperoleh dari limbah dan sisa-sisa mebel.

Hasil arang dari kayu albasia menghasilkan arang yang padat dengan dimensi

yang bisa ditentukan karena kayu dapat dibentuk dan dipotong-potong.

Kayu albasia memiliki nilai kalor yang tertinggi dari pilihan alternatif sehingga

dapat dijadikan sebagai arang yang berkualitas.

Dalam pemilihan alternatif perancangan desain, praktikan memilih rancang desain

1, yaitu tungku biasa, untuk mengurangi biaya-biaya tambahan yang diperlukan.

12

13

BAB V

PENDALAMAN DESAIN

5.1 SKEMA/GAMBAR DESAIN

Desain yang dipilih kelompok kami adalah desain proses dengan menyusun biomassa

berlapis-lapis dan tiap lapisannya disirami minyak tanah. Saat api mulai menyala,

biomassa disiram minyak tanah tambahan agar api (panas) cepat menyebar sehingga

biomassa terbakar merata. Terkadang biomassa perlu sedikit diubah posisinya agar

persebaran panas dari api merata.

5.2 CARA KERJA DESAIN

Pembakaran dilakukan dengan menata kayu selapis, kemudian disirami minyak.

Hal ini dilakukan beberapa kali hingga jumlah biomassa dirasa cukup, kemudian

dinyalakan dengan korek api. Awalnya hanya bagian atas saja yang terbakar, tetapi

dengan berjalannya waktu api akan menjalar ke bawahnya. Dengan bantuan tongkat,

posisi biomassa yang terbakar dapat diubah-ubah sehingga api merata ke seluruh kayu.

5.3 STRATEGI REALISASI DESAIN

Kayu albasia memiliki kadar air dan volatile matter tinggi. Disamping itu, kayu

albasia memiliki kecenderungan mempertahankan kandungan airnya. Untuk mengatasi

hal ini, awalnya kayu dijemur terlebih dahulu agar air dapat keluar sebagian. Kemudian,

dengan menyusun kayu selapis demi selapis kami asumsikan pembakaran akan lebih

merata sehingga kadar air yang tinggi dapat lebih efektif diubah menjadi asap cair.

5.4 PERHITUNGAN YANG RELEVAN

1. Perhitungan Berdasarkan Cash Flow

14

Faktor terukur dan tidak terukur

i. Tangibles : harga kebutuhan produksi, harga jual produk,

persaingan antar penjual

ii. Intangibles : faktor cuaca, ketersediaan kulit kacang

Biaya dan pendapatan

i. Biaya

Harga minyak = Rp 2.500,00 / liter

Harga kulit kacang = Rp 1.000,00/kg

Harga kayu = - ( kayu sisa , dapat digunakan berulang-ulang)

Untuk membakar 0.5 kg kulit kacang dibutuhkan sekitar 200 mL m

Sehingga biaya total

Minyak 400mL Rp 1000,00

Kulit kacang 1 kg Rp 1000,00 +

Total Rp 2.000,00

ii. Pendapatan

Dengan arang kulit kacang yang merupakan arang yang

kualitasnya cukup baik dan diharapkan menghasilkan 20-25%

arang dari berat bahan baku total. Jika harga arang saat ini

mencapai Rp20.000 per kg, makan dari 1 kg bahan baku kacang

dapat dihasilkan sekitar Rp4.000,00 sampai Rp5.000,00. Dengan

demikian keuntungan yang didapat sekitar Rp2.000,00 sampai

Rp3.000,00 per 1 kg bahan baku kulit kacang.

2. Data Analisis Proksimat (Kimia) Kulit Kacang ( menggunakan bahan sejenis

yaitu daun kering )( Sulistyo P,2003)

Kandungan Persentase

Air 10 – 60 %

Senyawa Organik 15 – 35 %

Nitrogen 0,4 – 1,2 %

Fosfor 0,2 – 0,6 %

15

Kalium 0,8 – 1,5 %

Kapur 4 – 7 %

Karbon 12 – 17 %

16

BAB VI

PRAKTIKUM REALISASI DESAIN

6.1 ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN PADA PRAKTIKUM

6.1.1 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum ini yaitu :

1. Tungku pirolisis

2. Korek api

3. Kipas

4. Sarung tangan

5. Penampung asap cair

6.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum antara lain :

1. Kayu Albasia

2. Minyak tanah

6.2 PROSEDUR PRAKTIKUM

1. Kayu albasia dijemur agar kadar air berkurang.

2. Tungku pirolisis disiapkan

3. Kayu albasia dimasukkan satu lapis kedalam tungku

4. Lapisan kayu disirami dengan minyak tanah

5. Ditambahkan satu lapisan kayu lagi

6. Lapisan kayu disirami minyak lagi

7. Kayu tersebut dibakar dengan korek api

8. Susunan kayu diubah sesuai kebutuhan

9. Tungku ditutup

10. Asap cair ditampung

17

11. Setelah asap yang keluar dari tungku dianggap habis , ujung tungku ditutup

12. Tungku diturunkan agar tidak ada udara yang masuk.

13. Tungku didiamkan selama 5 jam.

14. Arang dapat diambil

6.3 HASIL PENGAMATAN

6.3.1 Tetes Asap Cair

Dalam praktikum yang dilakukan, asap cair yang dihasilkan selama proses

sebanak dua puluh tetes.dan waktu mulai tetesan pertamanya sangat lama.

6.3.2 Jenis Arang yang Dihasilkan

Berikut ini adalah grafik dan tabel arang hasil pirolisis :

Arang jadi14%

Arang tidak jadi

86%

Grafik Perbandingan Hasil Pirolisis

Massa (gram)

Bahan baku 1766

Arang jadi 240

Arang tidak jadi 1526

18

Menurut uji kualitatif, arang menunjukkan hasil yang baik. Arang tidak

megeluarkan asap saat dibakar dan tidak cepat menjadi abu. Selain itu arang

berwarna hitam mengkilap.Asap cair yang dihasilkan banyak, sehingga kami

berasumsi bahwa kayu yang kami pakai terlalu besar ukurannya sehingga

penjemuran kurang efektif akibat adanya air yang terperangkap didalam kayu

tersebut.

6.4 PERHITUNGAN-PERHITUNGAN

Massa bahan baku awal = 1766 gram

Hasil:

o Arang jadi = 240 gram

o Arang tidak jadi = 1526 gram

Asap cair = 20 tetes

Maka persentase keberhasilan =

Massa arangtotalMassabahan baku awal

x 100%

240 gram1766 gram

x 100 %

13.59 %

6.5 ANALISIS HASIL PERHITUNGAN DAN PERBANDINGANNYA

DENGAN PRAKTIKUM

Hasil percobaan pembuatan arang menghasilkan arang 240 gram dengan asap cair

sebanyak 20 tetes. Hasil percobaan tersebut tidak mencapai target awal percobaan yang

idealnya adalah 20%, sedangkan hasilnay adalah 13.59 %. Ketidaktercapaian target dalam

percobaan ini dapat diakibatkan oleh berbagai hal yang akan dijabarkan dalam analisis

diagram fishbone.

19

6.6 ANALISIS FISHBONE DIAGRAM

Man Method Machine

Problem

Material Mother Nature

MAN

Kurangnya pengalaman dan pengetahuan praktikan dalam hal pirolisis atau pengarangan

menyebabkan proses pengarangan yang dilakukan tidak berlangsung secara ideal.

METHOD

Kekurangan praktikan seperti dalam poin MAN di atas menyebabkan praktikan terlambat

menutup reactor pengarangan, hal ini menyebabkan beberapa bahan baku berubah

menjadi abu, bukan arang.

MACHINE

Kondisi reactor pengarangan yang tidak tertutup sempurna (ada kebocoran pada sisinya)

menyebabkan ada asap yang tetap keluar setelah reactor ditutup, hal ini menyebabkan

beberapa bahan baku mengalami oksidasi, bukan karbonisasi.

MATERIAL

Material atau bahan baku yang kami gunakan masih lembab, ditandai dengan banyaknya

asap cair yang terbentuk, hal ini menyebabkan bahan baku kami sukar terbakar dan sukar

untuk dapat diarangkan.

20

MOTHER NATURE

Ketika praktikum dilakukan, angin bertiup cukup kencang sehingga menyulitkan proses

pembakaran. Angin juga menyebabkan proses pembakaran tidak merata pada seluruh

reactor. Keadaan ini menyebabkan ada bahan baku yang sudah terbakar hingga nyaris

menjadi abu, namun masih ada bahan baku yang nyaris tidak terbakar.

21

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

Arang dapat dibuat dari berbagai macam jenis biomassa yang tersedia di

alam.Dengan membandingkan nilai kalor biomaassa yang digunakan, kita dapat

menyimpulkan kualitas arang yang terbentuk.Tidak hanya itu, arang yang berkualitas juga

tergantung dengan metode pengarangan atau pirolisis yang digunakan.

7.1 RANGKUMAN KEUNGGULAN DESAIN

Keunggulan dari desain kami, antara lain:

1. Kami menggunakan kayu albasia sebagai bahan baku yang memiliki nilai

kalor dan potensi yang cukup tinggi untuk dijadikan arang.

2. Bahan baku kayu albasia relatif mudah didapat dan harganya murah.

7.2 SARAN PENGEMBANGAN/KOREKSI DESAIN

Saran pengembangan atau koreksi dari desain pirolisis kami, antara lain:

1. Kayu Albasia sebaiknya dijemur lebih lama agar proses pengarangan dapat

berlangsung dengan lebih sempurna

2. Pada saat pirolisis, reaktor harus tetap terisolasi sempurna ( tertutup rapat )

agar t

22

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. " Kesulitan Rumput, Peternak Cirebon Manfaatkan Limbah Kulit

Kacang".

http://bandung.bisnis.com/read/20111113/6/109968/kesulitan-rumput- peternak-cirebon-manfaatkan-limbah-kulit-kacang (diakses tanggal 12 April 2013).

Berita resmi statistik Badan Pusat Statistik No. 45/07/ Th. XVI, 1 Juli 2013.

Wikipedia. 2014. “Arang”. http://id.wikipedia.org/wiki/Arang (diakses tanggal 28

Februari 2014).

23