optimasi nilai kalor pembakaran biobriket … · telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor...

57
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET CAMPURAN BATUBARA DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA Disusun oleh : Sari M0206062 DRAF SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Juli, 2011

Upload: lycong

Post on 02-Mar-2019

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET

CAMPURAN BATUBARA DENGAN

ARANG TEMPURUNG KELAPA

Disusun oleh :

Sari M0206062

DRAF SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Fisika

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli, 2011

Page 2: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini dibimbing oleh :

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada :

Hari : Selasa

Tanggal : 26 Juli 2011

Anggota Tim Penguji :

1. Drs. Suharyana M.Sc

NIP. 19611217198903 1003 (...................................)

2. Budi Legowo S.Si., M.Si

NIP. 19730510199903 1 002 (...................................)

Disahkan oleh

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Page 3: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “ OPTIMASI

NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET CAMPURAN

BATUBARA DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA” belum

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang

lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini disebutkan dalam daftar

pustaka.

Surakarta, Juli 2011

SARI

Page 4: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

MOTTO

” Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan ”

(Qs. Al-Insyiroh: 5-6)

” Barangsiapa yang berjuang, sesungguhnya ia berjuang untuk dirinya sendiri, sesungguhnya Alloh maha kaya dari alam semesta”

(Qs. Al-Ankabut: 6)

“ Semangatlah untuk meraih apa yang memberimu manfaat, mintalah pertolongan kepada Alloh, dan janganlah merasa lemah ”

(HR. Muslim)

Page 5: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan kepada

Bapak-ku Sarno dan Ibu-ku Samijem tercinta

My Older Sister Sarmini dan Martini

Pembaca on The Future

Page 6: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET CAMPURAN

BATUBARA DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA

SARI

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret Surakarta

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket

campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa yang melimpah dan

belum termanfaatkan secara optimal sehingga hanya menjadi permasalahan

lingkungan dan batubara sub bituminous yang memiliki nilai kalor pembakaran rendah

dalam penelitian ini dimanfaatkan untuk bahan pembuatan biobriket. Biobriket yang

dihasilkan dapat meningkatkan kualitas tempurung kelapa dan batubara sub

bituminous yang biasanya hanya langsung dibakar sebagai bahan bakar. Penelitian

tahap pertama dilakukan pembuatan biobriket dengan mencampurkan semua bahan

yang mempunyai komposisi campuran batubara dengan arang tempurung kelapa

antara lain; (10%:90%); (20%:80%); (30%:70%); (40%:60%) dan (50%:50%). Nilai

kalor pembakaran dan kadar air ditentukan menggunakan kalorimeter bom dan oven

secara berurutan. Kadar abu dan kadar zat terbang ditentukan menggunakan furnace.

Sementara inu kadar karbon terikat dihitung dari kadar air, kadar abu, dan kadar zat

terbang. Didapatkan rasio campuran antara batubara 10% dan arang tempurung kelapa

90% sebagai biobriket dengan nilai kalor pembakaran paling optimum. Nilai kalor

pembakaran yang dihasilkan (6,13±0,01)103Cal/gr, merupakan yang paling tinggi

diantara komposisi yang lain. Kadar air paling rendah yaitu (7,6±0,1)%, kadar abu

paling rendah (3,2±0,1)%, kadar karbon terikat paling tinggi 28,1% dan kadar zat

terbang paling rendah (0,61±0,06)102%.

Kata kunci : biobriket, batubara, tempurung kelapa, nilai kalor pembakaran, kadar air,

kadar abu, kadar zat terbang, kadar karbon terikat

Page 7: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

THE OPTIMATION OF BIOBRIQUETTE CALORIVIC VALUE FROM

COAL WITH COCONUT SHELL CHARCOAL MIXTURES

SARI

Physics Department, Science Faculty, Sebelas Maret University

ABSTRACT

It has been done a research to determine the optimation of biobriquette

calorivic value from coal with coconut shell charcoal mixtures. Coconut shell are

abundant and only become enviromental problems, sub bituminous coal has a low

calorific value used for manufacture of biobriquette. Biobriquette produced can

improve the quality of coconut shell and sub bituminous coal is direcly burned as fuel.

The first step made biobriquette by pulverizing those mixture with composition of coal

mixed with coconut shell charcoal, (10%:90%); (20%:80%); (30%:70%); (40%:60%);

and (50%:50%). The calorivic value and total moisture content were determined using

a bomb calorimeter and a oven respectively. The ash content and volatile matter

content was measured using a furnace. Mean while the fixed carbon content was

calculated from the total moisture content, ash content and volatile matter content. The

most optimum of calorivic value biobriquette are mixture of 10% coal and 90%

coconut shell. The highest calorivic value is (6.13±0.01)103 Cal/gr, the lowest total

moisture content is (7.6±0.1)%, The lowest ash content is (3,2±0,1)%, the highest

fixed carbon is 28.1% and the lowest volatile matter is (0.61±0.06)102%.

Keywords : biobriquette, coal, coconut shell choarcoal, calorivic value, total moisture

content, ash content, volatil matter content, fixed carbon content

Page 8: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Alahamdulillahirobbil’Alamin. Segala puji syukur penulis panjatkan kepada

Alloh Azza wa Jala yang telah memberikan banyak rizki dan kasih sayang. Sholawat

serta salam semoga tetap terlimpah kepada junjungan kita nabi agung Muhammad

SAW, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul ”

OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET CAMPURAN

BATUBARA DENGAN ARANG TEMPURUNG KELAPA ”. Laporan tugas akhir

ini diajukan sebagai persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains dalam bidang Fisika

pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Tugas ini dapat penulis selesaikan berkat bantuan dari berbagai pihak, baik

tenaga, waktu maupun pikiran, karena ini tidak berlebihan jika pada kesempatan ini

penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Bapak Ahmad Marzuki, S.Si.,Ph.D selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNS

terimakasih telah memberikan kesempatan untuk mengikuti ujian skripsi pada

bulan juli 2011.

2. Bapak Drs Harjana, M.Si, Ph.D, selaku pembimbing tugas akhir, atas

kesabaran dalam membimbing meski penulis sering lupa, serta melengkapi

perjalanan hidup penulis.

3. Bapak Ir. Ari Handono Ramelan, M.S.c, Ph.D, selaku pembimbing kedua tugas

akhir atas kesediannya meluangkan waktu dalam membimbing, membantu, dan

memberi saran serta masukan-masukan yang membangun kepada penulis.

4. Ibu Utari, M.Si, selaku pembimbing akademis, atas semua waktu, saran,

perhatian, dan semagat sangat berarti bagi penulis.

5. Bapak Drs. Suharyana M.Sc dan Bapak Budi Legowo S.Si.,M.Si selaku

penguji tugas akhir, atas masukan dan kerelaan waktu yang diberikan untuk

menguji.

Page 9: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

6. Kedua orang tuaku tercinta ibu Samijem dan bp Sarno, mbak Sarmini, mbak

Martini dan Kristy Handayani tersayang, yang selalu mendoakan dan

memberikan dukungan dalam segala hal.

7. Kak Budi Hartono yang telah membantu dalam uji analisis sampel skripsi.

8. Keluarga besar Fisika 2006 semoga ukhuwah di antara kita senantiasa terjalin

dan tetap kompak selalu.

9. Teman-teman luar biasa, Fajri, Dwi Lestiana, Herlina, dan Ryanti yang

senantiasa mendo’akan dan banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir

ini.

10. Sumaryanti, Widi, Fika Maghfiroh, dan Ani yang telah meminjamkan

laptopnya untuk pengerjaan draft laporan skripsi.

11. Hendri FT yang telah membantu membuatkan alat cetakan biobriket untuk

penelitian ini.

12. Semua teman-teman seperjuangan di FOSHREMA (Forum Shilaturohim

Remaja Muslim Jumapolo), terimakasih atas do’a dan dukungannya.

13. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu.

Atas dukungan dan doa yang diberikan, semoga Allah Yang Maha

Melapangkan yang memberikan balasan jerih payah dan pengorbanan yang telah

diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin

Kekurangan dan kesalahan dalam penulisan bukanlah unsur kesengajaan, oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakan. Namun

demikian, penulis berharap semoga ada manfaat dengan apa yang telah terjalani dan

tertulis

Penulis

Page 10: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

DAFTAR ISI Halaman

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

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ ii

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iii

MOTTO ........................................................................ ................................. iv

PERSEMBAHAN .......................................................................................... v

HALAMAN ABSTRAK................................................................................. vi

HALAMAN ABSTRACT............................................................................. vii

KATA PENGANTAR................................................................................... viii

DARTAR ISI ................................................................................................. x

DAFTAR TABEL......................................................................................... . xiii

DAFTAR GAMBAR..................................................................................... xiv

DAFTAR SIMBOL ....................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN................................................................................... xvi

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

I.1. Latar Belakang Masalah ............................................................................ 1

I.2. Perumusan Masalah................................................................................... 3

I.3. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

I.4. Manfaat Penelitian .................................................................................... 4

I.5. sistematika Penulisan……………………………………………………. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................... 6

II.1. Bahan Bakar dan Pembakaran.................................................................... 6

II.1.1. Bahan Bakar ................................................................................ 6

II.1.2. Pembakaran…. ……………………………………………… 6

II.2. Analisis Bahan Bakar Padat ..……......................................................... 7

II.2.1. Kadar Kalor .................................................................................. 7

II.2.1.1. Suhu dan Kesetimbangan Thermal….……………………… 7

II.2.1.2. Konsep Kalor………………………………………………… 8

II.2.1.3. Kapasitas Panas……………………………………………… 8

II.2.1.4. Jenis-Jenis proses Thermodinamik………………………….. 9

II.2.1.5. Kalorimetri dan Asas Black…………………………………. 10

Page 11: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

II.2.1.6. Prinsip dari alat kalorimeter bom merk LECO AC500 ........... 12

II.2.2. Kadar Air ..........................…………………………………….. 15

II.2.3. Kadar Abu ...................………………………………………. 15

II.2.4. Bahan yang mudah menguap/zat terbang ......................…….. 16

II.2.5. Kadar Karbon Terikat……………………………………………… 16

II.3. Bahan Baku………………………………………………………………. 16

II.3.1. Batubara………………………………………………………… 16

II.3.1.1. Klasifikasi…………………………………………………… 16

II.3.1.2. Briket Batubara………………………………………………… 17

II.3.1.3. Manfaat Briket Batubara………………………………………. 18

II.3.1.4. Keunggulan Briket Batubara………………………………….. 18

II.3.2. Biomassa………………………………………………………… 19

II.3.2.1. Tempurung Kelapa…………………………………………….. 20

BAB III METODOLOGI PENELITIAN........................................................ 21

III.1. Tempat dan Waktu Penelitian................................................................... 21

III.2. Peralatan Penelitian……...................................................................... 22

III.3. Bahan Penelitian....................................................................................... 22

III.4. Prosedur dan Pengambilan Data................................................................ 23

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................. 34

VI.1. Analisa Nilai Kalor Pembakaran .......................................................... 34

VI.2. Analisa Kadar Air ...................................................................... 36

VI.3. Hubungan Nilai Kalor Pembakaran dengan Kadar Air................................. 37

VI.4. Analisa Kadar Abu ............................................................................... 38

VI.5. Hubungan Nilai Kalor Pembakaran dengan Kadar Abu ................................ 39

VI.6. Analisa Kadar Zat Terbang .................................................................... 39

VI.7. Analisa Kadar Karbon Terikat ............................................................... 40

VI.8. Hubungan Nilai Kalor Pembakaran dengan Kadar Zat Terbang dan Kadar

Karbon Terikat ............................................................................................... 41

BAB V SIMPULAN DAN SARAN................................................................ 42

V.1. Simpulan ................................................................................................. 42

V.2. Saran...................................................................................................... . 42

Page 12: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... 43

LAMPIRAN – LAMPIRAN

Page 13: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1. Syarat mutu briket batubara tanpa karbonisasi .......................................... 16

Page 14: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR Halaman

Gambar 2.1. Kesetimbangan thermal benda A dan B ………………………. 7

Gambar 2.2. Bagan kalorimeter .......................................................................... 11

Gambar 2.3. Sketsa kalorimeter bom merk LECO AC 500 ……………………… 12

Gambar 3.1. Alat Pengepres ............................................................................. 22

Gambar 3.2. Kalorimeter Bom merk LECO AC500 ........................................ 23

Gambar 3.3. Skema Penelitian ................................................................................. 24

Gambar 3.4. Tombol pada analytic balance merk Sartorius ............................. 28

Gambar 3.5. Penempelan benang pada sampel batubara ................................... 28

Gambar 3.6. Pengisian gas oksigen pada vessel kalorimeter bom ...................... 29

Gambar 4.1. Grafik analisis waktu pada saat pengujian sampel……………….. 36

Gambar 4.2. Grafik antara nilai kalor pembakaran (Cal/gr) dan % komposisi

batubara dalam bioriket ................................................................................... 36

Gambar 4.3. Grafik antara kadar air (%) dan % komposisi batubara dalam

bioriket .......................................................................................................... 37

Gambar 4.4. Grafik antara kadar abu (%) dan % komposisi batubara dalam

bioriket ............................................................................................................ 39

Gambar 4.5. Grafik antara kadar zat terbang (%) dan % komposisi campuran

biobriket ........................................................................................................ 40

Gambar 4.6. Grafik antara kadar karbon terikat dan % komposisi campuran biobriket

……………………………………………………………………………… 41

Page 15: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

DAFTAR SIMBOL

No. Simbol Keterangan

1. A volume HCl 0,1 mol/ liter yang digunakan untuk titrasi cairan

didalam vessel kalorimeter bom hasil analisis (ml)

2. B volume Ba(OH)2 0,05 mol/ liter yang digunakan untuk titrasi

cairan didalam vessel kalorimeter bom hasil analisis (ml)

3. e1 nilai kalor benang atau kawat

4. e2 nilai koreksi kalor asam sulfat (H2SO4)

5. e3 nilai koreksi kalor asam nitrat (HNO3)

6. m massa (gr)

7. Q nilai kalor (Cal/gr)

8. C kapasitas panas (Cal/0C),

9. ΔT selisih temperatur (0C)

10. W1 massa crusible (gr)

11. W2 massa crusible+biobriket sebelum pemanasan (gr)

12. W3 massa crusible+biobriket setelah pemanasan (gr)

13. TM Total Moisture (kadar air)

14. AC Ash Content (kadar abu)

15. VM Volatile Matter (kadar zat terbang)

16. FC Fixed Carbon (kadar karbon terikat)

17. CV Calorivic Value (Nilai kalor pembakaran)

Page 16: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Masalah

Di Indonesia memiliki cadangan batubara lebih dari 58,8 milyar ton,

tersebar dibeberapa wilayah khususnya di tiga wilayah yaitu di Kalimantan,

Sumatra dan Sulawesi. Namun hanya sekitar 40% (28 juta ton pertahun) yang

sudah termanfaatkan untuk keperluan pembangkit listrik dan sebagai bahan bakar

primer penggunaannya lebih kecil lagi yaitu hanya sekitar 15% dari total energi

nasional (Rajimah, 2009).

Salah satu sumber energi terpenting terutama untuk negara berkembang

adalah biomassa. Biomassa merupakan bahan energi organik yang berasal dari

alam termasuk didalamnya tumbuhan dan hewan. Biomassa juga mengacu pada

sampah yang dapat diurai melalui proses biologi (biodegradable waste). Bahan

organik yang diproses melalui proses geologi seperti batubara dan minyak tidak

digolongkan kedalam kelompok biomassa. Dibandingkan dengan bahan bakar

lain, biomassa memiliki densitas yang rendah sehingga menyebabkan densitas

energi yang rendah pula. Disamping itu, dari karakteristik densitas yang rendah

dan berdebu dari biomassa juga menyebabkan masalah dalam transportasi,

penanganan, penyimpanan dan pembakaran langsung. Salah satu teknologi yang

menjanjikan adalah proses pembriketan (Suyitno, dkk., 2005).

Tempurung kelapa adalah salah satu sumber energi alternatif yang dapat

diperbaharui yang selama ini belum termanfaatkan secara optimal. Indonesia

merupakan salah satu negara penghasil buah kelapa yang cukup melimpah.

Produksi buah kelapa di Indonesia rat-rata 15,5 milyar butir/ tahun atau setara

dengan 0,75 juta ton tempurung. Kelapa mempunyai nilai dan peran yang penting

baik ditinjau dari aspek ekonomi maupun sosial budaya. Pemanfaatan buah kelapa

umumnya hanya daging buahnya saja untuk dijadikan kopra, minyak dan santan

untuk keperluan rumah tangga, sedangkan hasil sampingan lainnya seperti

Page 17: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2

tempurung kelapa belum begitu banyak dimanfaatkan. Bobot tempurung kelapa

mencapai 12% dari bobot buah kelapa. Potensi produksi tempurung kelapa yang

demikian besar tersebut belum dimanfaatkan sepenuhnya untuk kegiatan produktif

yang dapat meningkatkan nilai tambah, sekaligus meningkatkan kesejahteraan

masyarakat petani kelapa (Anonim, 2005).

Biomassa merupakan bahan-bahan sisa hasil pertanian yang masih

memiliki sumber energi. Sisa-sisa hasil pertanian tersebut merupakan sampah,

sehingga diperlukan suatu ide untuk menguranginya dari pertanian dan

memanfaatkannya sebagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan.

Bahan sisa hasil pertanian seperti tempurung kelapa dan serbuk kayu sebenarnya

bisa langsung digunakan sebagai bahan bakar namun biasanya bahan bakar

tersebut memiliki kalor pembakaran yang rendah dan kadar air yang tinggi, selain

itu juga ada permasalahan terkait pengangkutan yang sulit.

Biobriket dapat didefinisikan sebagai bahan bakar padat dari batubara

dengan biomassa. Ketika proses pembriketan menggunakan tekanan tertentu, agar

partikel-partikel pada batubara dan material biomassa pada biobriket dapat

menyatu satu sama lain. Sehingga campuran dua material tersebut tidak terpisah-

pisah selama pengangutan dan pembakaran. Selama pembakaran, biomassa akan

mempermudah pembakaran jika dibandingkan dengan batubara yang mempunyai

titik nyala rendah. Jika persentase biomassa pada biobriket memiliki titik nyala

lebih rendah dibandingkan dengan persentase bahan lain, ini berarti kadar volatile

matter pada biomassa rendah. Selain itu, titik nyala pada bahan bakar juga

dipengaruhi oleh beberapa hal, seperti kandungan sulfur pada bahan biobriket

(Wilaipon, 2008).

Beberapa penelitian mengenai biobriket telah banyak dilakukan dengan

bahan penyusun yang beraneka ragam. Dasar awal dalam penelitian ini adalah

Bayuseno (2008) yang meneliti pengaruh sifat fisik dan struktur mineral batubara

lokal terhadap sifat pembakaran, hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa

kualitas batubara lokal yang ada di Indonesia tergolong dalam batubara kualitas

rendah dan perlu penelitian lanjutan dalam meningkatkan kualitas batubara agar

bisa kompetitif dengan produk batubara impor. May (2008) meneliti karakteristik

Page 18: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

pembakaran briket batubara, hasil dari penelitian tersebut adalah pengurangan

massa briket batubara dengan kadar air yang tinggi lebih lambat daripada briket

batubara yang memiliki kadar air rendah. Sulistyanto (2006) meneliti karakteristik

pembakaran biobriket campuran batubara dan sabut kelapa. Penelitian tersebut

menghasilkan biobriket dengan karakteristik terbaik untuk kebutuhan sehari-hari

yaitu biobriket dengan komposisi batubara 10% : biomassa 90% karena lebih

cepat terbakar. Untuk kebutuhan industri dengan komposisi batubara 30% :

biomassa 70% karena dapat mencapai temperatur tertinggi. Subroto (2006)

meneliti karakteristik pembakaran biobriket campuran batubara, ampas tebu dan

jerami. Dengan hasil komposisi biobriket terbaik yang dapat digunakan untuk

kebutuhan sehari-hari adalah komposisi batubara 10% : biomassa 90% karena

lebih cepat terbakar dan temperatur yang dicapai dapat optimal.

Pada penelitian di sini dibuat biobriket dari campuran batubara dengan

arang tempurung kelapa. Batubara yang digunakan adalah batubara yang

berkualitas rendah yaitu batubara sub bituminous yang masih belum banyak

termanfaatkan untuk energi. Limbah tempurung kelapa yang melimpah di

Indonesia digunakan untuk campuran pembuatan biobriket. Selain itu dengan

maksud untuk mengurangi jumlah batubara yang digunakan, karena batubara

termasuk bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui.

I.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, dibuat rumusan masalah

dalam penelitian ini adalah:

1. Berapa rasio campuran antara batubara dengan tempurung kelapa yang

mempunyai nilai kalor pembakaran paling optimum dalam pembuatan

biobriket?

2. Berapa nilai kalor pembakaran, kadar abu, kadar air, kadar zat terbang,

dan kadar karbon terikat pada setiap sampel biobriket yang dibuat?

Page 19: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4

I.3 Tujuan Penelitian

Adapun untuk tujuan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Menentukan rasio campuran antara batubara dengan arang tempurung

kelapa yang mempunyai nilai kalor pembakaran paling optimum dalam

pembuatan biobriket.

2. Mengetahui nilai kalor pembakaran, kadar abu, kadar air, kadar zat

terbang, dan kadar karbon terikat pada setiap sampel biobriket yang

dibuat.

I.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan informasi kepada

masyarakat mengenai manfaat lain dari batubara dan tempurung kelapa untuk

dimanfaatkan sebagai biobriket serta pengaruh dari rasio campuran batubara dan

tempurung kelapa terhadap kualitas biobriket yang dihasilkan.

I.5 Sistematika Penulisan

Penulisan laporan Tugas Akhir (TA) ini mengikuti sistematika penulisan

sebagai berikut;

BAB I . Pendahuluan

Bab ini berisi latar belakang Tugas Akhir (TA), tujuan, manfaat

pelaksanaan Tugas Akhir (TA), perumusan masalah, dan terdapat pula sistematika

penulisan laporan.

BAB II . Tinjauan Pustaka

Bab ini berisi tentang beberapa teori yang mendukung mengenai bahan

bakar dan pembakaran, analisis bahan bakar padat yang meliputi kadar kalor,

kadar (total moisture), kadar abu (ash content), bahan yang mudah menguap/ zat

terbang (volatil matter), fixed carbon, bahan baku yang meliputi batubara,

biomassa, dan tempurung kelapa.

Page 20: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

BAB III. Metodologi Penelitian

Dalam bab ini membahas tentang tempat dan waktu pelaksanaan

penelitian, peralatan dan bahan yang digunakan pada penelitian serta prosedur dan

pengambilan data penelitian.

BAB IV. Pembahasan

Bab ini berisi tentang pembahasan hasil dan analisa dari Tugas Akhir (TA)

yang disesuaikan berdasarkan tujuan dari penulisan Tugas Akhir (TA) ini.

BAB V . Penutup

Pada bab ini memuat beberapa kesimpulan dan saran dari seluruh uraian

yang telah dibuat pada bab-bab sebelumnya.

Page 21: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Bahan Bakar dan Pembakaran

II.1.1 Bahan Bakar

Ditinjau dari segi teknis dan ekonomi, bahan bakar diartikan sebagai bahan

yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan

sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan bakar dibakar dengan tujuan

untuk mendapatkan kalor yang dapat digunakan secara langsung maupun tidak

langsung. Contoh penggunaan kalor secara langsung antara lain : untuk memasak

di dapur-dapur rumah tangga, instalasi pemanas. Sedangkan contoh penggunaan

kalor secara tidak langsung antara lain : kalor diubah manjadi energi mekanik

misalnya pada motor, kalor diubah menjadi energi listrik misalkan pada

pembangkit listrik tenaga diesel dsb.

Bahan bakar konvensional ditinjau dari keadaannya dan wujudnya dapat

berupa gas, padat dan cair. Sedangkan ditinjau dari cara terjadinya dapat alamiah

dan non alamiah. Termasuk bahan bakar padat alamiah antara lain: antrasit,

batubara bitumen, lignit, kayu, sisa tumbuhan. Termasuk bahan bakar padat non

alamiah antara lain: kokas, semi kokas, arang briket, bahan bakar nuklir.

II.1.2 Pembakaran

Pembakaran adalah reaksi kimia yang cepat antara oksigen dan bahan

yang dapat terbakar, disertai dengan timbulnya cahaya dan menghasilkan kalor.

Pembakaran spontan adalah pembakaran dimana bahan mengalami oksidasi

perlahan-lahan sehingga kalor yang dihasilkan tidak dilepaskan, akan tetapi

dipakai untuk menaikkan suhu bahan secara pelan-pelan sampai mencapai suhu

nyala. Pembakaran sempurna adalah pembakaran dimana semua konstituen yang

dapat terbakar didalam bahan bakar membentuk gas CO2, H2O dan SO2 sehingga

tak ada lagi bahan yang dapat terbakar tersisa (Anonim, 2006).

Page 22: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7

II.2 Analisis Bahan Bakar Padat

II.2.1 Nilai Kalor Pembakaran

II.2.1.1 Suhu dan Kesetimbangan Thermal

Konsep suhu temperatur berakar dari ide kualitatif panas dan dingin yang

berdasarkan pada indera sentuhan kita. Suatu benda yang terasa panas umumnya

memiliki suhu yang lebih tinggi daripada benda serupa yang dingin. Untuk

mengukur suhu sebuah benda, sentuhkan termometer dengan benda tersebut. Jika

kita ingin mendapatkan suhu secangkir kopi panas, masukkan termometer

kedalam kopi; saat keduanya berinteraksi, termometer menjadi lebih panas dan

kopi sedikit menjadi lebih dingin. Setelah termometer mencapai nilai tunaknya,

baca suhunya. Sistem telah mencapai kondisi kesetimbangan, dimana interaksi

antara termometer dan kopi tidak menyebabkan perubahan lebih jauh pada sistem.

Kita menyebut keadaan ini sebagai kesetimbangan thermal (thermal equilibrium).

Pada dasarnya, dua benda dikatakan berada dalam keseimbangan termal,

jika setelah bersentuhan, kedua benda tersebut mencapai suhu yang sama.

Misalnya terdapat 2 benda, sebut saja benda A dan benda B. Pada mulanya benda

A memiliki suhu tinggi (benda A panas) sedangkan benda B memiliki suhu

rendah (Benda B dingin). Setelah bersentuhan cukup lama, kedua benda tersebut

mencapai suhu yang sama. Dalam hal ini, benda A dan benda B dikatakan berada

dalam keseimbangan termal (Halliday dan Resnick, 1991).

Gambar 2.1. Kesetimbangan thermal benda A dan B

(Halliday dan Resnick, 1991)

Benda A

Benda B

Page 23: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

8

II.2.1.2 Konsep Kalor

Istilah kalor dipergunakan untuk menyatakan energi yang berpindah.

Aliran kalor terjadi karena adanya perbedaan suhu, dan kalor mengalir dari suatu

tempat yang suhunya tinggi ke tempat lain yang suhunya rendah. Kalor diberi

simbol Q.

Suatu sistem yang tidak terisolasi akan menyerap kalor dari lingkungannya

jika suhu sistem lebih rendah dari suhu lingkungan, dan sebaliknya sistem akan

melepaskan kalor ke lingkungannya jika suhu sistem lebih tinggi dari suhu

lingkungan. Sebagai konvensi, kalor pada sistem berharga positif apabila sistem

menyerap kalor dari lingkungan, dan berharga negatif apabila sistem melepas

kalor ke lingkungannya (Mulyatno, dkk., 1992).

II.2.1.3 Kapasitas Panas

Satuan dari kapasitas panas berdasarkan perubahan suhu pada bahan

tertentu antara lain adalah Kalori (disingkat kal) didefinisikan sebagai jumlah

panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air dari 14,5 0C menjadi

15,5 0C. Kilokalori (kkal), setara dengan 1000 kal, juga digunakan; nilai kalori

makanan umumnya adalah kilokalori. Satuan yang berkaitan dengan panas yang

menggunakan derajat Farenheit dan satuan Inggris adalah Btu, atau British

thermal unit (satuan termal Inggris). Satu Btu adalah jumlah panas yang

diperlukan untuk menaikkan suhu satu pound (berat) air 1 0F dari 63 0F menjadi

64 0F.

Panas adalah energi yang berpindah, maka harus ada hubungan pasti

antara satuan kuantitas panas dan satuan energi mekanik, misalnya joule, seperti

terlihat dibawah ini.

1 kal = 4,186 J

1 kkal = 1000 kal = 4186 J

1 Btu = 778 ft.lb = 252 kal = 1055 J

Kalori bukanlah satuan dasar SI. Komite Internasional Bobot dan Pengukuran

merekomendasikan penggunaan Joule sebagai satuan dasar energi dalam semua

bentuk, termasuk panas.

Page 24: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

9

Kapasitas panas diberi simbol Q. Ketika dihubungkan dengan perubahan

suhu yang sangat kecil dT, kita menyebutnya dQ. Kapasitas panas Q yang

dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu massa m dari bahan tertentu dari T1

menjadi T2 kira-kira setara dengan perubahan suhu ∆T= T2 - T1. Kapasitas panas

juga berbanding lurus dengan massa bahan m. Saat memanaskan air untuk

membuat teh, dibutuhkan dua kali panas lebih banyak untuk dua cangkir,

dibandingkan untuk satu cangkir dengan interval suhu yang sama. Kapasitas panas

yang dibutuhkan tergantung pada sifat alami bahan, untuk menaikkan suhu 1 kg

air sebesar 1 0C diperlukan panas 4190 J, tapi hanya diperlukan 910 J untuk

menaikkan suhu 1 kg aluminium sebesar 1 0C. Dengan menyatukan seluruh

hubungan tersebut, diperoleh:

Q = mc ∆T (2.1)

Dimana Q adalah panas yang dibutuhkan untuk perubahan suhu pada massa m,

nilai c berbeda untuk setiap bahan yang berlainan, dan disebut sebagai kapasitas

panas spesifik (spesific heat capasity) atau terkadang disebut panas spesifik bahan

tersebut. Kapasitas panas spesifik air adalah sekitar 4190 J/kg.K, 1 kal/g. 0C, atau

1 Btu/lb. 0F (Young, 2002).

II.2.1.4 Jenis-jenis Proses Termodinamik

a). Proses Adiabatik

Sebuah proses adiabatik (adiabatic process) didefinisikan sebagai proses

tanpa perpindahan panas yang masuk atau keluar dari sistem : Q=0. Kita dapat

mencegah panas mengalir, baik dengan membungkus sistem dengan bahan

isolator termal, maupun dengan melakukan proses secara sangat cepat sehingga

tidak ada waktu cukup untuk terjadinya aliran panas. Dari hukum pertama

thermodinamika kita temukan bahwa untuk setiap proses adiabatik

U2-U1 = ∆U = -W (proses adiabatik) (2.2)

Ketika sistem berekspansi secara adiabatik, W adalah positif (sistem melakukan

kerja terhadap lingkungannya), maka ∆U adalah negatif dan energi dalam

berkurang. Ketika sistem dikompresi secara adiabatik, W adalah negatif (kerja

dilakukan terhadap sistem oleh lingkungan) dan U meningkat. Pada banyak (tapi

Page 25: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

10

tidak seluruhnya) sistem kenaikan energi dalam terjadi bersamaan dengan

kenaikan suhu.

Penekanan kompresi pada mesin pembakaran-dalam adalah sebuah

pendekatan proses adiabatik. Suhu naik ketika campuran udara-bensin dalam

silinder dikompresi. Ekspansi bensin yang terbakar selama tekanan daya juga

merupakan sebuah pendekatan proses ekspansi adiabatik dengan penurunan suhu.

b). Proses isokhorik

Sebuah proses isokhorik (isochoric process) adalah proses volume

konstan. Ketika volume suatu sitem termodinamik konstan, sistem tidak

melakukan kerja pada lingkungannya. Maka W = 0, dan

U2-U1 = ∆U = Q (proses isokhorik) (2.3)

c). Proses isobarik

Sebuah proses isobarik (isobaric process) adalah proses tekanan konstan.

Secara umum, tidak satupun dari ketiga kuantitas ∆U, Q, dan W adalah nol pada

proses isobarik, tapi menghitung W adalah sangat mudah.

W = p(V2 –V1) (proses isobarik) (2.4)

d). Proses isotermal

Sebuah proses isotermal (isothermal process) adalah proses suhu konstan.

Agar proses menjadi isotermal, setiap aliran panas yang masuk atau keluar sistem

harus berlangsung dengan cukup lambat sehingga kesetimbangan termal terjaga.

Secara umum, tidak satupun kuantitas ∆U, Q, dan W adalah nol pada proses

isothermal (Young, 2002).

II.2.1.5 Kalorimetri dan Asas Black

Apabila pada kondisi adiabatis dicampurkan 2 macam zat yang suhunya

mula-mula berbeda, maka pada saat tercapai kesetimbangan, banyaknya kalor

yang dilepas oleh zat yang suhunya mula-mula tinggi sama dengan banyaknya

kalor yang diserap oleh zat yang suhu mula-mulanya rendah. Pernyataan ini

dikenal sebagai asas Black. Menurut asas Black berlaku :

Q lepas = Q isap (2.5)

Atau,

Page 26: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

11

( ) ( )222'

111 ' TTcmTTcm -=- (2.6)

Dimana c1 dan c2 menyatakan kalor jenis zat 1 dan zat 2.

Apabila diketahui harga kalor jenis sutu zat, maka dapat ditentukan harga

kalor jenis zat yang lain berdasarkan asas Black. Prinsip pengukuran seperti ini

disebut kalorimetri. Alat pengukur kalor jenis zat berdasarkan prinsip kalorimetri

disebut kalorimeter. Bagan dari kalorimeter ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2.2. Bagan kalorimeter (Halliday dan Resnick, 1991)

Tabung bagian dalam kalorimeter terbuat dari logam (biasanya alumunium

atau tembaga) dan sudah diketahui kalor jenisnya. Tabung tersebut diisi air hingga

penuh, logam yang akan diukur panas jenisnya dipanaskan dulu dan kemudian

dimasukkan ke dalam kalorimeter (Mulyatno, dkk., 1992).

Kalorimetri berarti mengukur panas, prinsip dasarnya adalah sangat

sederhana, ketika aliran panas terjadi antara dua benda yang terisolasi dari

lingkungannya, jumlah panas yang hilang dari satu benda harus setara dengan

jumlah yang diperoleh benda lainnya. Panas adalah energi yang berpindah, jadi

prinsip ini sebetulnya merupakan prinsip kekekalan energi. Kita mengambil

kuantitas panas yang ditambahkan pada suatu benda sebagai positif dan setiap

kuantitas yang meninggalkan benda sebagai negatif. Ketika sejumlah benda

pengaduk

T1

T2

Air

Termometer

Logam

Page 27: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

12

berinteraksi, jumlah aljabar dari setiap kuantitas panas yang dipindahkan pada

semua benda harus sama dengan nol (Young, 2002).

II.2.1.6 Prinsip dari alat kalorimeter bom merk LECO AC500

Kalorimeter bom otomatis merk LECO AC500 merupakan suatu alat untuk

mengukur kandungan kalor dari berbagai material organik seperti batubara,

batuan , dan bahan bakar minyak. Nilai kalor suatu sampel ditentukan oleh

pembakaran pada suatu lingkungan yang terkontrol. Kalor yang dilepaskan

sebanding dengan nilai kalor dari sampel yang diuji.

Berikut adalah gambar sketsa dari alat kalorimeter bom :

Gambar 2.3. Sketsa kalorimeter bom merk LECO AC 500

stirrer

elektroda

benang

Cawan kalor

Vessel

Water jacket

termometer

kawat

Sampel

Page 28: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

13

Di dalam kalorimeter bom otomatis merk LECO AC500 terdiri dari bejana

(combustion vessel). Vessel ini berfungsi untuk mereaksikan sampel yang akan

dianalisis. Vessel dibenamkan kedalam air pada water jacket, didalam kalorimeter

bom dilengkapi dengan stirrer kipas pengaduk dan thermometer elektronik.

Temperatur dari air diukur dengan thermometer elektronik. Selama analisis,

kecepatan kipas pengaduk diatur untuk meratakan temperatur sistem sehingga

dapat mengendalikan temperatur air didalam water jacket. Water jacket berisi air

yang digunakan untuk perpindahan kalor yang dapat diukur dengan melihat

perubahan temperatur (ΔT).

Sampel yang akan dianalisis nilai kalor totalnya ditimbang dengan

menggunakan alat analytic balance merk Sartorius. Massa sampel 1 gram

diletakkan di dalam cawan khusus untuk kalorimeter bom, kemudian dimasukkan

kedalam vessel. Setelah itu vessel ditutup dan diisi dengan gas Oksigen, dimana

gas Oksigen ini berfungsi untuk membantu proses pembakaran, gas Oksigen diisi

sampai pada tekanan antara 28 bar s/d 30 bar. Syarat terjadinya pembakaran

adalah ada titik api yang bersumber dari arus listrik, bahan bakar dan Oksigen.

Pada vessel terdapat kawat yang dihubungkan dengan sumber arus listrik untuk

membakar sampel. Dua kawat elektroda dihubungkan dengan menggunakan

kawat, kemudian dari kawat tersebut dipasang sehelai benang, dimana benang

tersebut berfungsi sebagai sumbu pembakaran yang bersumber dari arus listrik

sehingga sampel dapat terbakar. Pemasangan benang harus mengenai sampel

batubara, jika benang tidak mengenai sampel maka sampel batubara tersebut tidak

akan terbakar. Selain itu benang juga tidak boleh menempel body / bagian dari

cawan, jika menempel maka analisa tidak dapat berjalan karena sumber arus

listrik tidak langsung membakar sampel.

Temperatur sebelum proses pembakaran adalah sebagai temperatur awal

(T1), dan temperatur setelah sampel habis terbakar dicatat sebagai temperatur

akhir (T2). Sehingga ΔT adalah selisih dari temperatur akhir dengan temperatur

awal. ΔT ini sudah tercatat nilainya oleh thermometer elektronik, sehingga

hasilnya akan muncul di komputer.

Page 29: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

14

Setelah sampel sudah terbakar maka temperatur dan kalor di dalam vessel

kalorimeter bom sangat tinggi. Sehingga kalor akan mengalir dari dalam vessel

menuju air di dalam water jacket yang temperaturnya lebih rendah dari temperatur

vessel. Aliran kalor akan terhenti setelah temperatur dari vessel dengan air

didalam water jacket mencapai temperatur yang sama, sehingga dapat mencapai

kesetimbangan thermal. Dan kalor yang dilepaskan oleh vessel adalah sama

dengan kalor yang diterima oleh air didalam water jacket.

Metode perhitungan nilai kalor menggunakan BS 1016 Part 105 : 1992 pada

volume konstan. Volume konstan ini merujuk pada volume wadah yang tidak

berubah selama reaksi atau analisis berlangsung. Hal ini dapat dilihat bahwa

wadah tersebut konstan utuh setelah proses analisis selesai dilakukan. Perhitungan

nilai kalor suatu sampel dengan menggunakan bom kalorimeter dapat dihitung

dari kenaikan temperatur air di dalam vessel kalorimeter bom (ΔT) dan kapasitas

panas (C) dari sistem. Penentuan ini juga dipengaruhi oleh nilai kalor benang (e1),

nilai kalor asam sulfat H2SO4 (e2), nilai kalor asam nitrat HNO3 (e3), serta berat

sampel. Nilai kalor total dihitung dengan menggunakan rumus :

)/(].[ 321 grCal

m

eeeTCQ

---D= ...............................................................(2.7)

Keterangan :

Q = Nilai kalor sampel ( Calorific Value) (Cal/gr)

C = kapasitas panas dari vessel bom kalorieter (Cal/ 0C)

m = massa sampel batubara (gr)

ΔT= selisih temperatur (T2-T1), dimana T1 adalah temperatur air didalam water

jacket sebelum sampel terbakar dan T2 adalah temperatur setelah sampel habis

terbakar

e1 = Nilai kalor benang = (berat benang (gr) x nilai kalor benang) (Cal/ gr)

e2 = Nilai koreksi kalor asam sulfat = [(A+B-20) x 15,1 : 4,187 (Cal), dengan B

adalah volume Ba(OH)2 0,05 mol/ liter yang digunakan untuk titrasi cairan

didalam vessel kalorimeter bom hasil analisis dan A adalah volume HCl 0,1 mol/

liter yang digunakan untuk titrasi cairan didalam vessel kalorimeter bom hasil

analisis. Nilai 20 merupakan volume Na2CO3 0,05 mol/ liter yang ditambahkan

Page 30: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

15

pada hasil titrasi, nilai 15,1 merupakan jumlah kalor tiap ml dari asam sulfat

dalam satuan joule yaitu 15,1 J/ ml dan nilai 4,187 merupakan konversi dari

satuan joule ke satuan Cal, dimana 1 Cal= 4,187 joule.

e3 = Nilai koreksi kalor asam nitrat = [(20-A) x 6,0 ] : 4,187 (Cal), dengan nilai

6,0 adalah jumlah kalor tiap ml dari asam nitrat dalam satuan joule yaitu 6,0 J/ ml

(British Standard, 1996)

II.2.2 Kadar Air

Air yang terdapat dalam bahan bakar padat dapat berupa:

a. Kandungan air internal atau air kristal, yaitu air yang terikat secara

kimiawi.

b. Kandungan air eksternal atau air bawaan, yaitu air yang menempel pada

permukaan bahan dan terikat secara fisis atau mekanis.

Penentuan kadar air dilakukan dengan menempatkan sampel yang dihaluskan

dalam crus yang terbuka, kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 105oC.

Sampel kemudian didinginkan dan hingga suhu kamar dan ditimbang lagi.

Kehilangan massa merupakan kadar airnya.

II.2.3 Kadar Abu

Abu yang terdapat pada bahan bakar padat adalah mineral yang tidak dapat

terbakar yang tertinggal setelah proses pembakaran dan perubahan-perubahan

serta reaksi-reaksi yang menyertainya selesai. Didalam dapur atau generator gas,

abu dapt meleleh pada suhu tinggi, menghasilkan massa yang disebut dngan slag.

Sifat kandungan abu dapat ditandai oleh perubahan-perubahan yang terjadi saat

suhunay naik. Jika suhu diberi lambang t, maka : t1 adalah suhu pada saat abu

mulai deformasi, t2 adalah suhu pada saat abu mulai lunak dan t3 adalah suhu pada

saat abu mulai mencair. Jika t3<1300oC maka abu bertitik leleh rendah, jika

1300oC<t3<1425oC maka abu bertitik leleh sedang, jika t3> 1425oC maka abu

bertitik leleh tinggi.

Page 31: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

16

II.2.4 Bahan yang mudah menguap/zat terbang

Bahan yang mudah menguap antara lain berupa metan, hidrokarbon,

hidrogen, karbonmonoksida, dan gas-gas yang tidak mudah terbakar seperti

karbondioksida dan nitrogen. Bahan yang mudah menguap merupakan indeks dari

kandungan bahan bakar bentuk gas.

II.2.5 Kadar Karbon Terikat

Kadar Karbon Terikat merupakan bahan bakar padat yang tertinggal dalam

tungku setelah bahan yang mudah menguap di destilasi. Kandungan utamanya

adalah karbon tetapi juga mengandung hidrogen, oksigen, sufur dan nitrogen yang

tidak terbaw gas. Kadar Karbon Terikat memberikan perkiraan kasar terhadap

nilai kalor. Kadar Karbon Terikat dihitung dari pengurangan nilai 100 dengan

kadar air, bahan mudah menguap dan abu (Anonim, 2006).

II.3 Bahan Baku

II.3.1 Batubara

Batubara (coal) adalah sumber energi fosil yang paling banyak kita miliki

di dunia ini. Batubara sendiri merupakan campuran yang sangat kompleks dari zat

kimia organik yang mengandung karbon, oksigen, dan hidrogen dalam sebuah

rantai karbon serta sedikit nitrogen dan sulfur. Pada campuran ini juga terdapat

kandungan air dan mineral.

Pembentukan batubara. Kondisi yang baik pada proses pembentukan

batubara adalah lingkungan yang berawa dangkal. Kondisi tersebut terdapat pada

cekungan sedimen yang terbentuk sepanjang pantai, daerah delta dan danau.

Batubara terbentuk oleh adanya perubahan secara fisik dan kimia yang

dipengaruhi oleh bakteri pengurai, tekanan, temperatur, serta waktu.

II.3.1.1 Klasifikasi

Klasifikasi batubara didasarkan pada derajat dan kualitas adalah sebagai berikut:

a. Gambut

Page 32: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

17

Golongan ini sebenarnya belum termasuk jenis batubara, tapi merupakan

bahan bakar. Hal ini disebabkan karena masih merupakan fase awal dari proses

pembentukan batubara. Endapan ini masih memperlihatkan sifat asal dari bahan

dasarnya (tumbuh-tumbuhan).

b. Lignit

Golongan ini sudah memperlihatkan proses selanjutnya berupa struktur

kekar dan gejala pelapisan. Apabila dikeringkan maka gas dan airnya akan keluar.

Endapan ini bisa dimanfaatkan secara terbatas untuk kepentingan yang bersifat

sederhana, karena panas yang dikeluarkan sangat rendah.

c. Sub-Bituminous

Golongan ini memperlihatkan ciri-ciri tertentu yaitu warna yang kehitam-

hitaman dan sudah mengandung lilin. Ciri lain adalah sisa bagian tumbuh-

tumbuhan tinggal sedikit dan berlapis. Endapan ini dapat digunakan untuk

pemanfaatan pembakaran yang cukup dengan temperatur rendah. Nilai CV

(Calorific Value) antara 3000- 6300 cal/gr

d. Bituminous

Golongan ini dicirikan dengan sifat-sifat yang padat, hitam, rapuh (brittle)

dengan membentuk bongkah-bongkah prismatik. Berlapis dan tidak mengeluarkan

gas dan air bila dikeringkan. Endapan ini dapat digunakan antara lain untuk

kepentingan transportasi dan jenis industri kecil. Nilai CV antara 6300 – 7300

cal/gr.

e. Antrasite

Merupakam kelas batubara yang tinggi, warna hitam sangat mengkilap, keras, dan

kompak. Nilai CV lebih dari 7300 cal/gr.

II.3.1.2 Briket Batubara

Briket batubara adalah bahan bakar padat dengan bentuk dan ukuran

tertentu yang tersususn dari butiran batubara halus yang telah mengalami proses

pemampatan dengan daya tekan tertentu agar bahan bakar tersebut lebih mudah

ditangani dan menghasilkan nilai tambah dalam pemanfaatannya. Beberapa dasar

Page 33: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

18

pemikiran mengapa briket perlu mendapat perhatian yang serius dalam

pengembangan diversifikasi energi di Indonesia antara lain:

1. Semakin menipisnya cadangan miyak bumi.

2. Potensi dan kualitas batubara cukup tersedia dan dapat menghasilkan briket

yang mempunyai persyaratan.

3. Tersedianya teknologi sederhana yang memungkinkan batubara dapat

dibentuk menjadi briket.

4. Dapat menggantikan penggunaan kayu bakar yang meningkat konsumsinya

dan berpotensi merusak ekologi hutan.

II.3.1.3 Manfaat briket batubara:

1. Pemasok bahan bakar yang potensial dan dapat dihandalkan untuk rumah

tangga dan industri kecil.

2. Sumber daya energi yang mampu menyuplai dalam jangka panjang.

3. Pengganti BBM/kayu bakar dalam industri kecil dan rumah tangga.

4. Merupakan tempat penyerapan tenaga kerja yang cukup berarti baik di

pabrik briketnya, distributor industri tungku, dan mesin briket dan

sebagainya.

5. Merupakan bahan bakar yang harganya terjangkau bagi masyarakat pada

daerah-daerah terpencil.

II.3.1.4 Keunggulan Briket batubara:

1. Mempunyai suhu pembakaran yang tetap dalam jangka waktu yang cukup

panjang.

2. Tidak beresiko meledak.

3. Tidak mengeluarkan bising dan berjelaga.

4. Sedikit menimbulkan asap dan tidak berbau pada saat pembakaran.

5. Mempunyai kekuatan tertentu sehingga tidak mudah pecah pada waktu

diangkat dan dipindah-pindahkan.

Namun demikian briket memiliki keterbatasan yaitu waktu penyalaan awal

memakan waktu yang cukup lama sehingga diperlukan sedikit bahan pemantik

Page 34: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

19

sebagai penyalaan awal. Briket batubara juga memiliki faktor kesulitan yaitu

bahwa sekali briket batubara dibakar maka harus digunakan sampai habis karena

ia sulit dipadamkan atau dihidupkan kembali. Briket batubar hanya efisien jika

digunakan sebagai bahan bakar industri-industri kecil, menengah maupun besar

(Rajimah, 2009).

Tabel 2.1. Syarat mutu briket batubara tanpa karbonisasi (Surat Keputusan

Direktur Jenderal Pertambangan Umum, 1993)

No. Parameter Uji Persyaratan

1. Kadar kalor (Calorivic Value) > 4000 Cal/gr

2. Kadar air (Total moisture) < 20%

3. Kadar abu (Ash content) 14% - 20%

4. Zat terbang (Volatil mater) Tergantung bahannya

II.3.2 Biomassa

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses

fotosintesis baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain

adalah tanaman, pepohonan rumput, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan

kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer serat, bahan pangan, pakan

ternak, minyak nabati, bahan bangunan, dan sebagainya. Biomassa juga

digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Yang digunakan adalah bahan

bakar biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah

diambil produk primernya.

Energi biomassa dapat menjadi sumber energi alternatif pengganti bahan

bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu,

dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat diperbaharui, relatif

tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara dan

juga dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya hutan dan pertanian.

Potensi biomassa di Indonesia adalah cukup tinggi. Dengan hutan tropis

Indonesia yang sangat luas, setiap tahun diperkirakan terdapat limbah kayu

sebanyak 25 juta ton yang terbuang dan belum dimanfaatkan. Demikian juga

Page 35: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

20

dengan tempurung kelapa yang merupakan limbah pertanian dan perkebunan yang

memiliki potensi yang besar sekali (Suyitno, dkk., 2005).

II.3.3 Tempurung Kelapa

Tanaman kelapa (Cocos nucifera L) disebut juga tanaman serbaguna,

karena dari akar sampai ke daun kelapa bermanfaat. Buah kelapa terdiri dari

beberapa komponen yaitu sabut kelapa, tempurung kelapa, daging buah kelapa,

dan air buah kelapa. Daging buah adalah komponen utama yang dapat diolah

menjadi berbagai produk bernilai ekonomi tinggi. Sedangkan air, tempurung dan

sabut sebagai hasil samping (by product) dari buah kelapa juga dapat diolah

menjadi berbagai produk yang niali ekonominya tidak kalah dengan daging buah.

Tempurung kelapa merupakan salah satu bagian dari buah kelapa dengan

persentase 17% dari buah kelapa yang berumur 12 bulan. Dapat diamati bahwa

tempurung kelapa memiliki jumlah yang melimpah dan mudah diperoleh di pasar-

pasar tradisional bahkan banyak yang menjadi limbah. Jika limbah tidak diolah

dan dibiarkan menumpuk atau dibakar dapat menimbulkan hal yang negatif

terhadap lingkungan. Salah satu usaha adalah memanfaatkan limbah menjadi

produk yang memiliki nilai tambah dengan teknologi aplikasi dan kerakyatan

(Supenos, 2005).

Tempurung kelapa merupakan lapisan keras dari buah kelapa yang terdiri

dari lignin, selulosa, metoksil dan berbagai mineral. Kandungan bahan-bahan

tersebut beragam sesuai dengan jenis kelapanya. Struktur yang keras disebabkan

oleh silikat (SiO2) yang cukup tinggi kadarnya pada tempurung. Berat tempurung

sekitar 15-19 % dari berat keseluruhan buah kelapa (Hasbullah, 2001).

Berat dan tebal tempurung kelapa sangat ditentukan oleh jenis tanaman

kelapa. Kelapa Dalam mempunyai tempurung yang lebih berat dan tebal dari

tempurung kelapa Hibrida dan kelapa Genjah. Tempurung beratnya sekitar 15-

19% bobot buah kelapa dengan ketebalan 3-5 mm. Komposisi kimia tempurung

terdiri atas ; Selulosa 26,60%, Pentosan 27,70%, Lignin 29,4%, Abu 0,60%,

Solvent ekstraktif 4,20%, Uronat anhidrat 3,50%, Nitrogen 0,11%, dan air 8,00%

(Ibnusantoso dalam Mahmud, Zainal dan Ferry, Y., 2001).

Page 36: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

21

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

III.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan selama 3 bulan dari bulan September 2010 sampai

November 2010. Tempat : Laboratorium Pusat FMIPA Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

III.2 Peralatan Penelitian

Pada penelitian ini digunakan peralatan sebagai berikut:

1. Media cetak biobriket berbentuk silinder dengan ukuran diameter 1,5 cm dan

tinggi 1,75 cm.

2. Alat pengepress biobriket yang mempunyai kekuatan tekan 10 ton.

Gambar 3.1. Alat Pengepres

Page 37: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

22

3. Seperangkat peralatan kalorimeter bom merk LECO AC500

Gambar 3.2 Kalorimeter Bom merk LECO AC500

4. Nobertherm furnace controller S 27, made in Germany

5. Oven

6. Timbangan analitik merk Ohauss

7. Neraca AX-GENEXSUS dengan ketelitian 0.1g

8. Stopwatch/ timer

9. Baskom

III.3 Bahan Penelitian

Pada penelitian ini digunakan bahan sebagai berikut:

1. Batubara kualitas rendah (Sub bituminous)

Batubara jenis ini apabila dikeringkan maka gas dan airnya akan keluar.

Endapan ini bisa dimanfaatkan secara terbatas untuk kepentingan yang bersifat

sederhana, karena panas yang dikeluarkan sangat rendah. Batubara yang

digunakan pada penelitian ini berasal dari PT.Bukit Asam (Persero) Tbk unit

pelabuhan Tarahan Bandar Lampung.

2. Tempurung kelapa yang berasal dari limbah pertanian di sekitar daerah

Karanganyar

3. Bahan perekat yaitu tepung pati kanji

Page 38: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

23

III.4 Prosedur dan Pengambilan Data

Prosedur kerja dalam penelitian ini dideskripsikan dalam skema seperti

pada berikut:

Gambar 3.3. Skema Penelitian

Mulai

Pencampuran bahan baku (batubara, arang tempurung kelapa, pati kanji)

Pengarangan tempurung kelapa

Pembuatan serbuk batubara

Pembuatan bahan perekat

Pencetakan

Pengepressan

Analisa Data

Kesimpulan

Penyiapan bahan baku

Pembuatan biobriket

Uji karakteristik biobriket : -Uji nilai kalor pembakaran -Uji kadar air Uji kadar abu -Uji kadar zat terbang -Uji kadar karbon terikat

Page 39: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

24

Penjelasan Skema diagram di atas :

1. Penyiapan bahan baku

Tahapan ini meliputi :

a. Pengarangan tempurung kelapa

Tempurung kelapa yang digunakan adalah tempurung kelapa yang sudah tua

karena mempunyai kadar air yang lebih rendah daripada tempurung kelapa muda.

Sebelum digunakan untuk pengarangan, tempurung kelapa dibersihkan dari

kotoran lalu dikeringkan dengan cara dijemur dibawah sinar matahari atau

diangin-anginkan, hal ini bertujuan untuk mengurangi kadar air yang terkandung

didalam tempurung kelapa sehingga mempermudah dan mempercepat proses

pengarangan.

Proses pengarangan dengan cara sederhana yaitu tempurung kelapa yang

sudah dipotong-potong menjadi kecil dimasukkan ke dalam sebuah wadah yang

diberi beberapa lubang untuk aliran udara dan dibakar dengan Oksigen minimum.

b. Pembuatan serbuk batubara

Batubara yang digunakan untuk penelitian adalah batubara kualitas rendah

(sub bituminous). Batubara tersebut digerus hingga mendapatkan serbuk batubara

kemudian diayak. Proses pengayakan dengan menggunakan ayakan biasa, tidak

menggunakan ayakan mesh karena ukuran mesh dari bahan biobriket pada

penelitian ini tidak diukur parameternya dan dianggap homogen.

c. Penyiapan bahan perekat bahan perekat

Bahan perekat yang digunakan adalah tepung pati kanji, tepung pati kanji

dilarutkan ke dalam air dingin kemudian larutan pati kanji tersebut dimasukkan

kedalam air yang mendidih. Lalu diaduk hingga pati kanji menjadi transparan dan

lengket. Rasio penggunaan tepung kanji dengan air adalah 1 bagian massa pati

kanji dan 16 bagian massa air.

2. Pembuatan biobriket

a. Pencampuran bahan baku

Batubara, arang tempurung kelapa dicampurkan hingga rata dengan rasio

10%:90%; 20%:80%; 30%:70%; 40%:60%; dan 50%:50% serta perekat berupa

Page 40: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

25

pati kanji. Selain itu juga menyiapkan untuk sampel yang berbahan batubara tanpa

campuran dan berbahan tempurung kelapa tanpa campuran.

b. Pencetakan

Bahan baku yang telah tercampur rata dimasukkan kedalam cetakan yang

berbentuk silinder dengan ukuran diameter 1,5 cm dan tinggi 1,75 cm.

c. Pengepressan

Bahan baku yang telah dimasukkan kedalam cetakan kemudian ditekan

dengan menggunakan alat pengepress dan didiamkan selama 10 menit. Setelah itu

biobriket dikeluarkan dari cetakan dan dikeringkan ditempat yang tidak terkena

sinar matahari secara langsung.

3. Uji Karakteristik biobriket

Tahap ini bertujuan untuk menguji dan menganalisa karakteristik dasar dari

biobriket yang dihasilkan. Karakteristik dasar itu antara lain nilai kalor, nilai kadar

air, nilai kadar abu, kadar zat terbang, dan karbon terikat.

a. Uji nilai kalor pembakaran

Peralatan yang digunakan :

a). Seperangkat peralatan kalorimeter bom merk LECO AC500

b). Timbangan analitik merk Sartorius

Bahan :

a). Sampel biobriket campuran 10% batubara dengan 90% arang tempurung

kelapa

b). Sampel biobriket campuran 20% batubara dengan 80% arang tempurung

kelapa

c). Sampel biobriket campuran 30% batubara dengan 70% arang tempurung

kelapa

d). Sampel biobriket campuran 40% batubara dengan 60% arang tempurung

kelapa

e). Sampel biobriket campuran 50% batubara dengan 50% arang tempurung

kelapa

Page 41: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

26

f). Sampel briket batubara

g). Sampel biobriket tempurung kelapa

Sebelum dilakukan pengujian sampel, dilakukan standarisasi dari bom

kalorimeter untuk mengetahui kondisi alat apakah masih baik atau tidak. Sampel

yang digunakan adalah Asam Benzoat standar yang sudah diketahui nilai

kalornya. Nilai kapasitas panas didapat dari standarisasi kalorimeter bom dengan

menggunakan sampel Asam Benzoat.

Digunakan rumus C= ( )

T

eeQbmb

D++ 31.

.........................................................(3.1)

dengan

C = kapasitas panas (Cal/0C),

mb = massa Asam Benzoat (gram),

Qb = nilai kalor Asam Benzoat (Cal/gram)

e1 = koreksi kalor kawat

e3 =koreksi kalor HNO3

ΔT= selisih temperatur (0C)

Analisa nilai kalor pembakaran biobriket pada penelitian ini menggunakan

metode BS 1016 part 105 tahun 1992.

a) Menghidupkan komputer dan membuka program AC500.

b) Menimbang massa biobriket dengan menggunakan timbangan analitik.

c) Menempatkan biobriket pada cawan kalor di dalam vessel kalorimeter

bom.

d) Menulis jenis sampel yang digunakan pada tabel name.

e) Menekan tombol print pada analytic balance, sehingga massa sampel

masuk pada tabel mass.

Page 42: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

27

Gambar 3.4. Tombol pada analytic balance merk Sartorius

f) Menghubungkan dua elektroda pada kalorimeter bom dengan

menggunakan kawat dan memasang sehelai benang pada kawat tersebut.

g) Menghubungkan benang dengan sampel biobriket.

Gambar 3.5. Penempelan benang pada sampel batubara

h) Mengisi 10 ml aquades kedalam vessel kalorimeter bom.

i) Menutup vessel kalorimeter bom, lalu mengalirkan oksigen.

Seperti terlihat pada gambar berikut :

Page 43: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28

Gambar 3.6. Pengisian gas oksigen pada vessel kalorimeter bom

j) Memasukkan vessel bom kalorimeter ke dalam water jacket yang

terdapat pada kalorimeter bom merk LECO AC500 dan menutupnya.

k) Meletakkan cursor komputer pada tabel analysis date kemudian klik F5

untuk menganalisis nilai kalor.

l) Setelah analisa selesai, membuka penutup kalorimeter bom merk LECO

AC500 dan mengeluarkan vessel kalorimeter bom.

m) Memutar penutup gas yang ada di dalam vessel kalorimeter bom dan

membiarkan gas hasil pembakaran keluar dari vessel kalorimeter bom.

n) Memanaskan air tersebut sampai hangat untuk menghilangkan

Karbondioksida, kemudian titrasi dengan larutan Ba(OH)2 0,05 mol/liter

dengan menggunakan 2 tetes larutan indikator Phenolphtalein (Nilai B,

ml) hingga terjadi satu kali perubahan warna, untuk koreksi e2.

o) Hasil titrasi ditambahkan 20 ml larutan Na2CO3 0,05 mol/ liter, endapan

yang terbentuk disaring.

p) Hasil saringan dititrasi dengan larutan HCl 0,1 mol/ liter dengan

menggunakan 2 tetes larutan indikator Screened Methyl Orange (Nilai

A, ml) hingga terjadi dua kali perubahan warna, untuk koreksi e2 dan e3.

q) Setiap sampel diulangi sebanyak 5x.

r) Perhitungan Hasil Pengujian

Metode British Standar 1016; part 105; 1992

Page 44: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29

1. Koreksi kalor benang = berat benang (gr) x nilai kalor (Cal/

gr)...............e1

2. Koreksi Kalor H2SO4 = [(A+B-20) x 15,1 : 4,187

(Cal)............................e2

3. Koreksi Kalor HNO3 = [(20-A) x 6,0 : 4,187

(Cal)]................................e3

Rumus nilai Kalor:

)/(].[ 321 grCal

m

eeeTCQ

---D= ………………………………..(3.2)

Dengan Q = nilai kalor per gram (Cal/gr)

C = kapasitas panas (Cal/0C) △T = perubahan suhu (0C)

m = massa sampel (gr)

e1 = Nilai koreksi kalor benang

e2 = nilai koreksi kalor H2SO4

e3 = nilai koreksi kalor HNO3

b. Uji kadar air

Peralatan yang digunakan :

a). Oven

b). Crusible

c). Timbangan analitik merk Ohauss

Bahan :

a). Sampel biobriket campuran 10% batubara dengan 90% arang tempurung

kelapa

b). Sampel biobriket campuran 20% batubara dengan 80% arang tempurung

kelapa

c). Sampel biobriket campuran 30% batubara dengan 70% arang tempurung

kelapa

d). Sampel biobriket campuran 40% batubara dengan 60% arang tempurung

kelapa

Page 45: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

30

e). Sampel biobriket campuran 50% batubara dengan 50% arang tempurung

kelapa

f). Sampel briket batubara

g). Sampel biobriket tempurung kelapa

Analisa uji kadar air biobriket pada penelitian ini menggunakan metode BS 1016

section 104.1 tahun 1999.

a) Menimbang crusible+tutup

b) Memasukkan biobriket kedalam crusible kemudian ditimbang.

c) Memasukkan biobriket dan crusible kedalam oven pada suhu 1100C

selama 1 jam.

d) Kemudian dikeluarkan dan didinginkan lalu ditimbang.

e) Setiap sampel diulangi sebanyak 5x.

Rumus kadar air

%100)(12

32 xWW

WWTMTotalAirKadar

--

= ..............................................(3.3)

Dengan : W1 = massa crusible (gr)

W2 = massa crusible+biobriket sebelum pemanasan (gr)

W3 = massa crusible+biobriket setelah pemanasan (gr)

c. Uji kadar abu

Peralatan yang digunakan :

a). Furnace

b). Crusible

c). Timbangan analitik Ohauss

Bahan :

a). Sampel biobriket campuran 10% batubara dengan 90% arang tempurung

kelapa

b). Sampel biobriket campuran 20% batubara dengan 80% arang tempurung

kelapa

Page 46: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31

c). Sampel biobriket campuran 30% batubara dengan 70% arang tempurung

kelapa

d). Sampel biobriket campuran 40% batubara dengan 60% arang tempurung

kelapa

e). Sampel biobriket campuran 50% batubara dengan 50% arang tempurung

kelapa

f). Sampel briket batubara

g). Sampel biobriket tempurung kelapa

Analisa uji kadar abu biobriket pada penelitian ini menggunakan metode BS 1016

section 104.4 tahun 1998.

a) Menimbang crusible tanpa tutup

b) Memasukkan biobriket kedalam crusible kemudian ditimbang.

c) Memasukkan biobriket dan crusible kedalam furnace, furnace di set

pada suhu pertama 5500C dan ditahan selama 30 menit, kemudian suhu

dinaikkan ke 8150C dan ditahan selama 75 menit.

d) Kemudian dikeluarkan dan didinginkan lalu ditimbang.

e) Setiap sampel diulangi sebanyak 5x.

Rumus kadar abu:

%100)(12

13 xWW

WWCAAbuKadar

--

= .....................................................(3.4)

Dengan: W1 = massa crusible (gr)

W2 = massa crusible+biobriket sebelum pemanasan (gr)

W3 = massa crusible+biobriket setelah pemanasan (gr)

d. Uji kadar zat terbang

Peralatan yang digunakan :

a). Furnace

b). Crusible

c). Timbangan analitik Ohauss

Bahan :

Page 47: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

32

a). Sampel biobriket campuran 10% batubara dengan 90% arang tempurung

kelapa

b). Sampel biobriket campuran 20% batubara dengan 80% arang tempurung

kelapa

c). Sampel biobriket campuran 30% batubara dengan 70% arang tempurung

kelapa

d). Sampel biobriket campuran 40% batubara dengan 60% arang tempurung

kelapa

e). Sampel biobriket campuran 50% batubara dengan 50% arang tempurung

kelapa

f). Sampel briket batubara

g). Sampel biobriket tempurung kelapa

Analisa uji kadar zat terbang biobriket pada penelitian ini menggunakan metode

BS 1016 section 104.3 tahun 1998.

a) Menimbang crusible+tutup

b) Memasukkan biobriket kedalam crusible kemudian ditimbang

c) Memasukkan biobriket dan crusible kedalam furnace, furnace di set

pada suhu 9000C dan ditahan selama 7 menit.

d) Kemudian dikeluarkan dan didinginkan lalu ditimbang

e) Setiap sampel diulangi sebanyak 5x.

Rumus kadar abu:

%100)(12

2312 xWW

WWWWVMTerbangZatKadar

-+--

= .........................(3.5)

Dengan: W1 = massa crusible (gr)

W2 = massa crusible+biobriket sebelum pemanasan (gr)

W3 = massa crusible+biobriket setelah pemanasan (gr)

e. Uji kadar karbon terikat

Analisa uji kadar karbon terikat menggunakan SNI 13.3479 tahun 1994

dengan rumus:

Kadar karbon terikat (FC)= ACVMTM ---%100 ................................ (3.6)

Page 48: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

Dengan : FC = kadar karbon terikat (Fixed Carbon) %

TM = kadar air (Total Moisture) %

VM = kadar zat terbang (Volatile Moisture) %

AC = kadar abu (Ash Content) %

Page 49: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

34

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisa Nilai Kalor Pembakaran

Analisis nilai kalor dilakukan untuk mengetahui nilai kalor yang terkandung

dalam setiap produk biobriket. Nilai kalor adalah nilai yang menyatakan jumlah panas

yang terkandung dalam bahan bakar. Nilai kalor tersebut merupakan kualitas utama

untuk suatu bahan bakar. Analisa nilai kalor pemakaran biobriket dilakukan

menggunakan bom calorimeter.

Setelah sampel sudah terbakar maka temperatur dan kalor di dalam vessel

bom kalorimeter sangat tinggi. Sehingga kalor akan mengalir dari dalam vessel

menuju air di dalam water jacket yang temperaturnya lebih rendah dari temperatur

vessel. Aliran kalor akan terhenti setelah temperatur dari vessel dengan air

didalam water jacket mencapai temperatur yang sama, sehingga dapat mencapai

kesetimbangan thermal. Kalor yang dilepaskan oleh vessel adalah sama dengan

kalor yang diterima oleh air didalam water jacket.

Sistem pada kalorimeter bom ini merupakan sistem yang terisolasi. Dalam

sistem yang terisolasi ini maka tidak ada energi yang mengalir ke dalam atau

keluar sistem. Proses ini sesuai dengan bunyi asas black bahwa “Apabila pada

kondisi adiabatik dicampurkan dua macam zat yang temperaturnya awalnya

berbeda, maka pada saat kesetimbangan, banyak kalor yang dilepas oleh zat yang

temperaturnya tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diserap oleh zat yang

temperaturnya rendah.”

Setiap analisa satu sampel waktu yang diperlukan adalah ± 7 menit, dimana

2 menit pertama adalah proses equilibration dan 5 menit selanjutnya adalah proses

pembakaran sampel. Proses equilibration ini adalah proses mengkonstankan air

didalam water jacket agar nilai ∆T yang terukur adalah ∆T yang murni. Sampel

mulai terbakar setelah menit kedua. Pada saat proses equilibration belum terlihat

adanya kenaikan temperatur karena sampel belum terbakar, sedangkan setelah

menit kedua mulai terjadi kenaikan temperatur karena sampel batubara didalam

vessel bom kalorimeter sudah mulai terbakar. Pada saat menit keempat sampai

Page 50: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

35

menit kelima temperatur sudah mulai konstan karena sudah terjadi kesetimbangan

thermal dimana temperatur didalam vessel sudah sama dengan temperatur air

didalam water jacket. Grafik tersebut dapat dilihat seperti berikut :

Gambar 4.1. Grafik analisis waktu pada saat pengujian sampel

Hubungan antara % komposisi batubara dalam biobriket dengan nilai kalor

pembakaran biobriket dapat dilihat pada gambar 4.1. dibawah ini :

Gambar 4.2. Grafik antara nilai kalor pembakaran (Cal/gr) dan % komposisi batubara dalam biobriket

Page 51: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

36

Dari gambar 4.2. dapat dijelaskan bahwa nilai kalor pembakaran bervariasi

tergantung pada komposisi campuran biobriket. Nilai kalor pembakaran yang

tertinggi adalah pada komposisi campuran biobriket dari batubara (10%) : arang

tempurung kelapa (90%) yaitu 6,13x103 Cal/gr. Semakin banyak komposisi

batubara yang digunakan pada campuran biobriket maka semakin rendah nilai

kalor pembakaran biobriket yang dihasilkan. Hal ini disebabkan pada analisa awal

nilai kalor pembakaran briket batubara nilainya lebih rendah yaitu hanya

5,35x103 Cal/gr jika dibandingkan dengan briket arang tempurung kelapa yaitu

7,21x103 Cal/gr. Karena jenis batubara yang digunakan pada penelitian ini adalah

jenis batubara kualitas rendah (Sub bituminous) yaitu jenis batubara muda yang

hanya memiliki nilai kalor pembakaran 3000-6300 Cal/gr, yang biasanya

digunakan untuk pemanfaatan pembakaran dengan temperatur rendah.

Berdasarkan Surat Keputusan Direktur Jenderal Pertambangan Umum tahun 1993

standar spesifikasi pada briket batubara tanpa karbonisasi nilai kalor pembakaran

yaitu >4000 Cal/gr. Hasil pengujian nilai kalor pembakaran untuk lima jenis

komposisi campuran biobriket telah memenuhi spesifikasi briket batubara tanpa

karbonisasi.

IV.2 Analisa Kadar Air

Gambar 4.3. Grafik antara kadar air (%) dan % komposisi batubara dalam biobriket

Page 52: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

37

Analisis kadar air digunakan untuk mengetahui kandungan air yang

terdapat dalam biobriket. Berdasarkan Surat Keputusan Direktur Jenderal

Pertambangan Umum tahun 1993, standar spesifikasi pada briket batubara tanpa

karbonisasi kadar air maksimal adalah < 20%. Dari gambar 4.3. dapat dijelaskan

bahwa semakin banyak komposisi batubara yang digunakan pada campuran

biobriket maka semakin tinggi kadar air biobriket yang dihasilkan. Hal ini

disebabkan pada analisa awal kadar air briket nilainya lebih tinggi yaitu 20,86 %

jika dibandingkan dengan briket arang tempurung kelapa yaitu hanya 6,51 %.

Hasil pengujian nilai kadar air untuk lima jenis komposisi campuran biobriket

telah memenuhi spesifikasi briket batubara tanpa karbonisasi.

IV.3 Hubungan Nilai Kalor Pembakaran dengan Kadar Air

Nilai kalor pembakaran dan kadar air sangat berpengaruh pada kualitas

biobriket yang dihasilkan. Nilai kalor pembakaran pada biobriket bergantung pada

komposisi kimia pada bahan dan kadar air. Semakin rendah nilai kadar air maka

nilai kalor pembakaran biobriket semakin tinggi (Aina, dkk., 2009). Kadar air

yang meningkat mengakibatkan dibutuhkannya energi awal yang lebih untuk

membakar biobriket (menurunkan titik nyala) dan mengurangi nilai kalor

pembakaran yang dihasilkan oleh biobriket (Nukman, dkk., 2010). Kadar air pada

biobriket dipengaruhi oleh air bawaan dan air bebas pada bahan biobriket. Air

bawaan merupakan air yang secara fisik tertambat secara kimiawi didalam ruang

atau rongga pada pori-pori bahan biobriket yaitu pada batubara dan tempurung

kelapa. Sedangkan air bebas yaitu air yang menempel pada permukaan bahan dan

terikat secara fisis atau mekanis. Air bebas ini dapat berasal dari air ketika

pencampuran bahan baku biobriket.

Kadar air pada biobriket diharapkan serendah mungkin agar nilai kalor

pembakarannya semakin tinggi dan mempermudah penyalaan (Budiman, dkk.,

2006). Salah satu cara untuk mengurangi kadar air pada biobriket adalah dengan

cara pengeringan biobriket. Pada penelitian ini dilakukan dengan cara mengagin-

anginkan biobriket yang selesai dibuat selama minimal 3 hari dengan tanpa

terkena sinar matahari secara langsung, karena jika dijemur dibawah sinar

Page 53: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

38

matahari langsung dapat menyebabkan biobriket mengalami keretakan. Selain itu

cara untuk mengurangi kadar air biobriket juga dilakukan dengan proses

pengarangan pada bahan biobriket yaitu pengarangan tempurung kelapa. Kadar air

yang tinggi akan berpengaruh pada biaya pengangkutan yang semakin berat maka

biaya angkut akan lebih mahal.

IV.4 Analisa Kadar Abu

Analisis kadar abu dilakukan untuk mengetahui jumlah bagian yang tidak

terbakar setelah terjadinya pembakaran sempurna. Kadar abu yang tinggi dapat

mempersulit proses operasi dan pemeliharaan alat pembakaran (Budiman, dkk.,

2006). Hubungan antara % komposisi batubara dalam biobriket dengan kadar abu

dapat dilihat pada gambar 4.4. dibawah ini :

Gambar 4.4. Grafik antara kadar abu (%) dan % komposisi batubara dalam biobriket

Semakin banyak komposisi batubara yang digunakan pada campuran

biobriket maka semakin tinggi kadar abu biobriket yang dihasilkan. Hal ini

disebabkan pada analisa awal kadar abu briket batubara nilainya lebih tinggi yaitu

5,3% jika dibandingkan dengan briket arang tempurung kelapa yaitu 3,2%.

Page 54: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

39

IV.5 Hubungan Nilai Kalor Pembakaran dengan Kadar Abu

Kadar abu juga sangat berpengaruh pada kualitas biobriket yang dihasilkan.

Dari hasil penelitian bahwa semakin rendah nilai kadar abu maka nilai kalor

pembakaran biobriket semakin tinggi. Abu yang terkandung dalam biobriket

berupa mineral yang tidak dapat terbakar yang tertinggal setelah proses

pembakaran dan perubahan-perubahan atau reaksi-reaksi yang menyertai proses

pembakaran. Kadar abu pada biobriket dipengaruhi oleh abu inherent dan abu

extraneous yang terdapat pada bahan biobriket, khususnya pada batubara. Abu

inherent merupakan abu yang berasal yang berhubungan dengan tumbuhan asal

pembentukan batubara, abu ini tidak dapat dihilangkan atau dicuci. Sedangkan

abu extraneous merupakan abu yang terdapat diantara lapisan batubara yang

berupa batu pasir, lempung atau batu gamping. Kadar abu merupakan unsur

pengotor sehingga kadar abu yang tinggi akan berpengaruh pada tingkat korosi

alat-alat yang digunakan sehingga alat akan cepat rusak (Nukman, dkk., 2010).

IV.6 Analisa Kadar Zat Terbang

Gambar 4.5. Grafik antara kadar zat terbang (%) dan % komposisi batubara dalam biobriket

Page 55: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

40

Analisis kadar zat terbang dilakukan untuk mengetahui bagian yang hilang

menjadi gas atau uap pada saat proses pembakaran dengan suhu sebesar 900oC. Dari

gambar 4.5. dapat dijelaskan bahwa semakin banyak komposisi batubara yang

digunakan pada campuran biobriket maka semakin tinggi kadar zat terbang

biobriket yang dihasilkan.

Kadar zat terbang yang tinggi disebabkan pada analisa awal kadar zat

terbang briket batubara tanpa arang tempurung kelapa nilainya lebih tinggi yaitu

0,69x102 % jika dibandingkan dengan briket arang tempurung kelapa yaitu hanya

0,59x102%.

IV.7 Analisa Kadar Karbon Terikat

Gambar 4.6. Grafik antara kadar karbon terikat dan % komposisi batubara dalam biobriket

Dari gambar 4.6. dapat dijelaskan bahwa semakin banyak komposisi

batubara yang digunakan pada campuran biobriket maka semakin rendah kadar

karbon terikat biobriket yang dihasilkan. Hal ini disebabkan pada analisa awal

kadar karbon terikat briket batubara tanpa arang tempurung kelapa nilainya lebih

Page 56: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

41

tinggi yaitu 31,2% jika dibandingkan dengan briket arang tempurung kelapa yaitu

hanya 4,2%.

IV.8 Hubungan Nilai Kalor Pembakaran dengan Kadar Zat Terbang dan

Kadar Karbon Terikat

Kadar zat terbang dan kadar karbon terikat juga sangat berpengaruh pada

kualitas biobriket yang dihasilkan. Dari hasil penelitian bahwa semakin tinggi

kadar zat terbang meyebabkan nilai kalor pembakaran biobriket semakin rendah.

Kadar zat terbang yang tinggi maka kadar karbon semakin rendah sehingga nilai

kalor pembakaran yang dihasilkan semakin rendah. Semakin tinggi kadar karbon

terikat, maka nilai kalor pembakaran biobriket semakin tinggi (Nukman, dkk.,

2010).

Tingginya kadar zat terbang dan rendahnya kadar karbon biobriket juga

dikarenakan biobriket yang tidak melalui proses karbonisasi (Westra, 2001).

Proses karbonisasi menyebabkan kadar zat terbang didalam biobriket menguap.

Bahan yang mudah menguap antara lain berupa metan, hidrokarbon, hidrogen,

karbonmonoksida, dan gas-gas yang tidak mudah terbakar seperti karbondioksida

dan nitrogen.

Tetapi sebaliknya, semakin tinggi kadar zat terbang pada biobriket lebih

menguntungkan dalam hal mempermudah titik nyala pembakaran biobriket,

karena zat terbang terdiri dari berbagai macam gas yang mudah terbakar, sehingga

jika zat terbangnya rendah akan berakibat sulitnya biobriket untuk membara

(Uzoma, dkk., 2010).

Page 57: OPTIMASI NILAI KALOR PEMBAKARAN BIOBRIKET … · Telah dilakukan penelitian optimasi nilai kalor pembakaran biobriket campuran batubara dengan tempurung kelapa . Tempurung kelapa

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

42

BAB V

PENUTUP

V.1. Simpulan

Dari penelitiaan yang telah dilakukan dapat diambil simpulan, rasio

campuran antara batubara dengan arang tempurung kelapa yang mempunyai nilai

kalor pembakaran paling optimum dalam pembuatan biobriket pada penelitian ini

adalah komposisi campuran biobriket dari batubara (10%) : arang tempurung

kelapa (90%), dengan nilai kalor pembakaran biobriket paling tinggi yaitu

(6,13±0,01)103Cal/gr. Nilai kadar air, kadar abu, kadar zat terbang dan kadar

karbon terikat paling optimum dari setiap sampel biobriket pada penelitian ini

adalah komposisi campuran biobriket dari batubara (10%) : arang tempurung

kelapa (90%). Kadar air paling rendah yaitu (7,6±0,1)%, kadar abu paling rendah

yaitu (3,2±0,1)%, kadar karbon terikat paling tinggi yaitu 28,1%, dan kadar zat

terbang paling rendah yaitu (0,61±0,06)102%.

V.2. Saran

Hal-hal yang perlu disarankan untuk penelitian selanjutnya adalah:

1. Penelitian lebih lanjut terkait penambahan bahan tertentu yaitu bahan yang

mudah terbakar (seperti bahan pada korek api atau kembang api) pada

biobriket untuk mempermudah dalam penyalaan awal pembakaran

biobriket.

2. Pada saat pembuatan biobriket tidak perlu ditambahkan perekat pati kanji,

karena air pada perekat pati kanji tersebut dapat berpengaruh mengurangi

nilai kalor pembakaran biobriket.

3. Penambahan variasi komposisi campuran bahan biobriket.