pengaruh tekanan dan ukuran partikel terhadap …digilib.unila.ac.id/54972/3/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
i
PENGARUH TEKANAN DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK PELLET BIOMASSA DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT (TKKS)
(Skripsi)
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2018
Oleh
I MADE DARMA DUTA LAKSANA
ii
ABSTRAK
OLEH
I MADE DARMA DUTA LAKSANA
Tanda kosong kelapa sawit (TKKS) memiliki potensi yang tinggi untuk dijadikan
sebagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan.Tetapi, TKKS memiliki
berat jenis dan densitas energi yang rendah sehingga perlu dilakukan densifikas
imenjadi pellet. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik pellet dari
tandan kosong kelapasawit (TKKS) sebagai bahan bakar.Penelitian dilakukan
dengan dua faktor, yaitu tekanan kompresi 5 ton (9,74 Mpa), 10 ton (19,49MPa),
dan 15 ton (29,23 Mpa) dan ukuran partikel halus, sedang, kasar. Bahan baku
TKKS segar diperoleh dari pabrik kelapa sawit PTPN VII Bekri. TKKS
dikeringkan di bawah sinar matahari hingga kering lalu digiling menggunakan
hammer mill untuk mendapatkan cacahan TKKS yang lembut. TKKS giling
kemudian dicetak di dalam cetakan (die) dari besi pejal dengan diameter lubang 8
mm dan panjang lubang10 cm. Dua gram TKKS giling dimasukkan kedalam
cetakan dan ditetal; lalu ditekan menggunakan dongkrak hidrolik selama waktu
yang telah ditentukan. Analisis proksimat dilakukan untuk mendapatkan data
kadar air bahan, kadar abu, berat jenis (bulk density), dan nilai kalori. Pelet yang
dihasilkan juga dikenai uji banting dari ketinggian 1,5 m untuk mendapatkan
indeks kekuatan pellet. Setiap percobaan dilakukan dengan tiga ulangan. Hasil
penelitian menunjukkan TKKS giling memiliki nilai kalor 17,85 MJ/kg dan
densitas 0,1775 g/cm3, dan kadar abu 9,03%. Tekanan dan ukuran partikel
mempengaruhi karakteristik pellet.Pellet biomasa dari TKKS memiliki densitas
0,97 atau 6 kali dari TKKS giling. Pellet juga memiliki kekuatan yang
baik yang ditunjukkan oleh tingkat kerusakan rata-rata hanya2,06% dari uji
bantingdari ketinggian 1,5 meter.
Kata Kunci : Tandan Kosong Kelapa Sawit, Pellet, Biomassa.
iv
ABSTRACT
By
I MADE DARMA DUTA LAKSANA
oil palm empty fruit bunches have a high amount of availability. This is what can
be used as an alternative energy source that is more economical and
environmentally friendly. This study aims to obtain pellets from oil palm empty
fruit bunches (OPEFB) as a better fuel, find out the best composition in making
pellets from oil palm empty fruit bunches (OPEFB) and find out the
characteristics of pellets from oil palm empty fruit bunches as material burn..
Pressed using a printer that is shaped like a solid cylinder. Giving pressure
during printing with several pressures is 5 tons converted to 9.74 MPa, 10 tons
converted to 19.49 MPa, and 15 tons converted to 29.23 MPa. After the pellets
have been successfully printed, the tests are density analysis, heat value analysis,
water content analysis. Testing of calorific value using bomb calorimater, ash
content testing, volatile levels, and slamming test. Testing of cellulose,
hemusellulose and lignin. Data obtained from the parameters will be analyzed
using Microsoft Office Excel applications that are displayed in the form of tables
and graphs. And an analysis was done with the Annova test. Based on the results
of all tests, the pressure factor and time of emphasis do not significantly affect all
parameters observed. This study produced the characteristics of pellets of oil
palm empty bunches which have a heating value of 17.96 Mj / kg. has a density
value of. And oil palm empty fruit bunches that have ash content of 9,03, %. This
study produced biomass pellets from oil palm empty fruit bunches with a density
value of0,1775 , which had a density value four times better than before
being made into pellets. Biomass pellets from empty oil palm bunches which are
given a pressure of 5 tons, 10 tons, 15 tons, have an average slump of 2,06%
damage. That dropped from a height of 1.5 meters.
Keywords: Oil Palm Empty Fruit Bunches, Pellets, Biomass
vi
PENGARUH TEKANAN DAN UKURAN PARTIKEL TERHADAP
KARAKTERISTIK PELLET BIOMASSA DARI TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT (TKKS)
Oleh
I MADE DARMA DUTA LAKSANA
Skripsi
Sebagai Salah SatuSyaratuntukMencapaiGelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada
JurusanTeknikPertanian
FakultasPertanianUniversitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
x
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bali Sadhar Utara, Kecamatan
Banjit, KabupatenWay kanan pada tanggal 16April
1996, sebagai anak kedua dari dua bersaudara keluarga
BapakI Ketut Renu Astika dan Ibu Ni Nengah Patra
Ayu Ningsih. Penulis menyelesaikan sekolah taman
kanak-kanan di Tk Dharma Wanita pada tahun 2001-
2002, melanjutkan sekolah dasar di SD Negeri 04Bali
Sadhar pada tahun 2002 – 2008, SMP Negeri 02 Banjit pada tahun 2008 – 2011,
SMA Negeri 09 Bandar Lampung pada tahun 2011 – 2014 dan terdaftar sebagai
mahasiswa S1 Teknik Pertanian di Universitas Lampung pada tahun 2014 melalui
jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) atau masuk
tanpa test tertulis.Selama menjadi mahasiswa penulis terdaftar aktif di lembaga
kemahasiswaan sebagai anggota Lembaga Studi Mahasiswa Pertanian (LS-Mata)
Fakultas Pertanian Universitas Lampung Pada bidang luar Akademik penulis aktif
dalam kegiatan sosial di masyarakat pernah menjadi ketua pemuda dan aktif
dalam keanggotaan partai Golkar Provinsi Lampung. Penulis terdaftar sebagai
calon anggota DPRD Provinsi Lampung periode 2019-2024, melalui partai Golkar
di daerah pilih 5 Way kanan, Lampung utara.
Pada tahun 2018 penulis melaksanakan kegiatan Kuliah Kerja Nyata (KKN)
Tematik periode I tahun 2018 di Desa Parda Suka Kecamatan Wonosobo
Kabupaten Tanggamus. Selama melaksanakan KKN penulis diberikan amanah
sebagai koordinator kecamatan dan berhasil mengadakan kegiatan bakti sosial
dengan melakukan sunatan masal terhdap anak-anak yang ada di Kecamatan
Wonosobo.
Penulis melaksanakan Praktik Umum (PU) dengan judul laporan “Teknik
Budidaya Produksi Lipat Ganda Pada Tanman Bawang Merah” Di Balai
Penelitian Tanaman Sayur (BALITSA),Cikole, Lembang Jawa Barat. Penulis
berhasil mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian (S.TP.) S1 Teknik Pertanian
pada tahun 2018 dengan menghasilkan skripsi yang berjudul“Pengaruh Tekanan
Dan Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik Pellet Biomassa Dari Tandan
Kosong Kelapa Sawit (TKKS).”
xii
SANWACANA
Puji syukur kehadapan Shang Hyang Widhi Wasa yang telah memberikan rahmat
dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir perkuliahan
dalam penyusunan skripsi ini.
Skripsi yang berjudul “Pengaruh Tekanan dan Ukuran Partikel Terhadap
Karakteristik Pellet Biomassa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS).”
Adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian
(S.T.P) di Universitas Lampung.
Penulis memahami dalam penyusunan skripsi ini begitu banyak cobaan, suka dan
duka yang dihadapi, namun berkat ketulusan do’a, semangat, bimbingan,
motivasi, dan dukungan orang tua serta berbagai pihak sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Maka pada kesempatan kali ini penulis
mengucapkan terimakasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si., selaku dekan Fakultas Pertanian
yang telah membantu dalam administrasi skripsi ini.
2. Dr. Ir. Agus Haryanto M.P., selaku ketua jurusan dan pembimbing
pertama sekaligus pembimbing akademik, yang telah memberikan
bimbingan dan saran sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
3. Dr. Ir. Sugeng Triyono M.sc., selaku pembimbing kedua yang telah
memberikan masukan, bimbingan, dan motivasi dalam menyelesaikan
skripsi ini.
4. Dr. Ir. Tamrin, M.S., selaku pembahas yang telah memberikan masukan,
bimbingan, motivasi dan membantu administrasi dalam menyelesaikan
skripsi ini.
5. Bapak, Ibu, kakak, istri tercinta yang telah memberikan kasih sayang,
dukungan moral, material dan do’a.
6. Mahasiswa Teknik Pertanian angkatan 2014 yang telah memberikan do’a
serta semangat dalam menyelesaikan skripsi ini.
Bandar Lampung, 2018
Penullis,
I Made Darma Duta Laksana
xiv
Serta
“Kepada Almamater Tercinta”
Teknik Pertanian Universitas Lampung 2014
“Kupersembahkan Karya Ini Untuk
Keluargaku Tercinta”
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. 1
I. PENDAHULUAN .......................................................................................... 1
1.1. Pendahuluan ............................................................................................. 1
1.2. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5
1.3. Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 6
2.1. Biomassa .................................................................................................. 6
2.2. Kelapa Sawit ............................................................................................. 7
2.3. Proses Produksi Minyak Kelapas Sawit ................................................. 11
2.4. Hasil Pengolahan Kelapa Sawit ............................................................. 12
2.4.1. CPO (Crude Palm Oil) ........................................................................... 13
2.4.2. PKO (Palm Karnel Oil) ................................................................................ 13
2.4.3. Oleochemicals Kelapa Sawit. .................................................................... 13
2.4.4. Limbah Kelapa Sawit. ................................................................................ 13
2.5. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) .................................................. 15
2.6. Densifikasi .............................................................................................. 18
2.7. Selulosa, Hemuselulosa, Lignin ............................................................. 21
III. METODOLOGI ........................................................................................... 23
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 23
3.2. Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................... 23
xvi
3.3. Prosedur Penelitian ................................................................................. 23
3.3.1. Persiapan Bahan Baku ........................................................................... 24
3.3.2. Pengayakan.............................................................................................. 24
3.3.3. Pencetakan Pellet .................................................................................... 24
3.3.4. Pemberian tekanan ................................................................................. 24
3.3.5. Pengujian Pellet ...................................................................................... 24
3.3.6. Rancangan Percobaan ............................................................................ 24
3.4. Parameter Pengamatan ........................................................................... 27
3.4.1. Nilai Densitas .......................................................................................... 27
3.4.2. Nilai Kalor ............................................................................................... 28
3.4.3. Kadar Air ................................................................................................. 28
3.4.4. Kadar Abu ............................................................................................... 28
3.4.6. Kadar Volatil Solid ................................................................................ 28
3.4.7. Uji Banting .............................................................................................. 29
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 30
4.1 Karakteristik Fisiko Kimia Bahan Baku TKKS ..................................... 30
4.1.1.Kadar Air, Nilai Kalor, Kadar Abu, Kadar Volatil, Densitas TKKS ...................... 32
4.1.2. Kandungan Selulosa, Hemiselulosa, Lignin TKKS ............................................ 32
4.2 Pellet Biomasa TKKS ............................................................................ 33
4.2.1. Kadar Air ................................................................................................. 35
4.2.2. Kadar Abu ............................................................................................... 37
4.2.3. Kadar Volatil ........................................................................................... 38
4.2.4. Nilai Densitas .......................................................................................... 39
4.2.5. Uji Banting .............................................................................................. 42
V. SIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 45
5.1. Simpulan ................................................................................................. 45
5.2. Saran ....................................................................................................... 45
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 47
LAMPIRAN ......................................................................................................... 51
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Potensi Biomassa Tanaman Kelapa Sawit ....................................................... 3
2. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit...................................................... 17
3. Tata Letak Percobaan ..................................................................................... 25
4. Karakteristik TKKS ....................................................................................... 31
5. Nilai Kandungan Selulosa, Hemiselulosa, Lignin TKKS .............................. 33
6. Hasil Uji Lanjut (BNT) Karakteristik Pellet Biomassa TKKS ...................... 35
7. Analisis Keragaman Kadar Air Pellet ............................................................ 36
8. Analisis Keragaman Nilai Densitas Pellet.. ................................................... 40
9.Analisis Keragaman Uji Banting Pellet ........................................................... 43
10. Kadar Air Pellet TKKS ................................................................................ 52
11. Kadar Abu dan Kadar Volatil ...................................................................... 53
12. Data Residu TKKS ....................................................................................... 54
13. Nilai Hemiselulosa, Selulosa dan Lignin ..................................................... 54
14. Nilai Densitas ................................................................................................ 55
15. Nilai Uji Banting .......................................................................................... 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Proses Pengolahan Kelapa Sawit ..................................................................... 12
2. Tandan Kosong Kelapa Sawit .......................................................................... 15
3. Proses Densifikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit ........................................... 20
4. Diagram Alir .................................................................................................... 26
5. (A) Pellet Halus 5 ton, (B) Pellet Sedang 5 Ton, (C) Pellet Kasar 5 Ton ........ 33
6. (A) Pellet Halus 10 ton, (B) Pellet Sedang 10 Ton, (C) Pellet Kasar 10 Ton. . 34
7. (A) Pellet Halus 15 on, (B) Pellet Sedang 15 Ton, (C) Pellet Kasar 15 Ton. .. 34
8. Grafik Kadar Abu Pellet Biomassa TKKS....................................................... 38
9. Grafik Kadar Volatil Pellet Biomassa TKKS. ................................................. 39
10.Grafik Nilai Densitas Pellet Biomassa TKKS ................................................. 41
11.Grafik Uji Banting Pellet Biomassa TKKS ..................................................... 44
12.Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit ............................................................ 62
13. TKKS Yang Sudah Dicacah ........................................................................... 62
14. Alat Cetakan Pellet .......................................................................................... 63
15. Besi Pendorong Pada Cetakan ........................................................................ 63
16. Bahan Baku Siap Dicetak ............................................................................... 64
17. Pencetakan Pellet Dengan Tekanan 5 Ton ...................................................... 64
18. Pencetakan Pellet Dengan Tekanan 10 Ton .................................................... 65
xx
18. Pencetakan Pellet Dengan Tekanan 15 Ton .................................................... 65
20. Pengayakan Bahan Baku TKKS ..................................................................... 66
21.Pellet Dengan Tekanan 5 Ton .......................................................................... 66
22. Pellet Dengan Tekanan 10 Ton ....................................................................... 67
23. Pellet Dengan Tekanan 15 Ton ....................................................................... 67
24. Persiapan Pengujian Kadar Air ....................................................................... 67
25. Pengujian Nilai Kalori dengan Kalori Meter .................................................. 68
26. Pembakaran Pellet di Dalam Tanur................................................................. 68
1
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan energi tidak akan ada habisnya, hampir segala sektor memerlukan
energi mulai dari rumah tangga, pertanian, pertambangan, transportasi termasuk
sektor industri. Pertumbuhan industri yang pesat juga telah menimbulkan konsumsi
energi yang sangat besar. Kebutuhan energi industri di Indonesia pada umumnya
masih dipasok oleh bahan bakar minyak maupun gas. Di sisi lain, bahan bakar
minyak merupakan bahan impor dengan harga yang cukup tinggi. Bahan bakar
minyak adalah sumber energi yang tidak dapat diperbaharui, sehingga semakin
langka minyak di dunia akan berdampak pada kenaikan harga. Kenaikan harga yang
cukup signifikan akan berimbas terhadap industri kecil yang pada umumnya memiliki
kendala di bagian penyediaan energi.
Indonesia adalah negara yang kaya akan hasil pertanian yang berpotensi dijadikan
sumber energi terbarukan seperti biomassa. Potensi biomassa di Indonesia meliputi
limbah pertanian dan perkebunan, salah satunya tanaman kelapa sawit dengan total
produksi 33 juta ton tandan buah segar. (Dirjen Perkebunan RI, 2017).
Biomassa sudah cukup lama digunakan oleh masyarakat sebagai bahan bakar, namun
pemanfaatanya masih dengan cara-cara tradisional seperti untuk kayu bakar dan
arang. Energi yang dihasilkan telah digunakan untuk berbagai tujuan antara lain
2
untuk kebutuhan rumah tangga (memasak dan industri rumah tangga), pengering
hasil pertanian, industri kayu, dan pembangkit listrik (Syamsiro dan Saptoadi, 2007).
Penggunaan yang lebih modern dan dapat diaplikasikan ke berbagai sektor masih
cukup sedikit dibandingkan dengan potensi yang ada. Dalam Kebijakan
Pengembangan energi terbarukan dan koservasi energi (energi hijau) departemen
energi dan sumber daya mineral yang dimaksud energi biomasa meliputi kayu,
limbah pertanian/perkebunan, komponen organik dari industri dan rumah tangga.
Biomassa dapat dikonversi menjadi energi dengan berbagai metode proses. Faktor-
faktor yang mempengaruhi pemilihan teknologi konversi anatara lain : tipe dan
jumlah biomassa, bentuk energi yang diinginkan, kebutuhan pengguna, standar
lingkungan dan kondisi ekonomi (McKendry, 2002). Konversi biomassa menjadi
energi secara umum menggunakan dua teknologi proses yaitu termokimia dan
biologi. Proses termokimia mempunyai tiga pilihan teknologi yaitu pembakaran,
pirolisis, dan gasifikasi.
Konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat berbentuk padat, cair, maupun gas.
Bahan bakar padat merupakan bentuk dasar biomassa yang dapat dijadikan umpan
untuk pembakaran. Bahan bakar cair dapat dihasilkan dari proses pirolisis sedangkan
bahan bakar gas dapat dihasilkan dari proses gasifikasi.
Tanaman kelapa sawit merupakan salah satu jenis tanaman yang menduduki posisi
penting di sektor pertanian dan perkebunan. Hal ini disebabkan dari berbagai tanaman
yang menghasilkan minyak atau lemak, kelapa sawit menghasilkan nilai ekonomi
3
terbesar per hektarnya di dunia (Nasution, 2014). Luas Areal dan Produksi Kelapa
Sawit di Provinsi Lampung tahun 2017 adalah 224.175 hektar. Produksi kelapa sawit
provinsi Lampung adalah 490.985 ton. Setiap produksi kelapa sawit menghasilkan
limbah berupa tandan kosong kelapa sawit 23%, cangkang 8%, serat 12%, dan limbah
cair 66%. Kandungan utama TKKS adalah selulosa, hemiselulosa dan lignin. Berikut
jenis biomassa limbah pertanian dari kelapa sawit dapat dilihat pada, Tabel 1.
Tabel 1. Potensi Biomasa Tanaman Kelapa Sawit 2013 (ESDM,2015).
Jenis Biomassa Ketersediaan
Bahan Baku
(ton)
Potensi Energi
(Gj)
Potensi
Umum
(MWe)
Kelapa Sawit
Serat (fiber)
Cangkang (shell)
Tandan Kosong (EFB)
12.830.950
6.136.541
23.988.298
180.778.665
108.861.141
118.757.608
1.231
759
827
Tanda kosong kelapa sawit memiliki jumlah ketersedian yang tinggi. Hal inilah yang
dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif yang lebih ekonomis dan ramah
lingkungan. Tandan kosong kelapa sawit adalah tandan buah kelapa sawit yang telah
diambil buahnya melalui proses pemipilan atau threshing. Kelapa sawit menghasilkan
produk berupa minyak sawit, dan limbah berupa tandan kosong kelapa sawit dan
cangkang sawit.
Tandan kosong kelapa sawit selama ini sudah dimanfaatkan, namun pemanfaatanya
belum maksimal. Karakteristik tandan kosong berbeda dengan cangkang dan serabut,
4
hal ini menyebabkan tandan kosong tidak dapat digunakan sebagai sumber energi
secara langsung dengan menggunakan fasilitas yang sama dengan cangkang dan
serabut. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan biomassa dengan
kandungan terbesar berupa selulosa, disamping hemiselulosa dan lignin dalam jumlah
yang lebih kecil. Melihat komponen kimia utama TKKS, kualitas TKKS tidak jauh
berbeda dengan kualitas biomassa lainnya, baik dengan limbah pertanian maupun
dengan biomassa bukan kayu (Myerly dkk., 1981).
Secara umum, TKKS mempunyai densitas dan nilai kalor yang rendah. Dengan nilai
kalor yang rendah maka nilai densitas energinya pun rendah. Sehingga untuk
meningkatkan densitasnya adalah dengan proses densifikasi. Densifikasi biomassa
menjadi pellet bertujuan untuk meningkatkan densitas dan mengurangi persoalan
penanganan seperti penyimpanan dan pengangkutan. Densifikasi biomasssa
mempunyai beberapa keuntungan antara lain dapat menaikkan nilai kalor per unit
volume, mudah disimpan dan diangkut serta mempunyai ukuran dan kualitas yang
seragam.
Selama ini telah banyak pembuatan pellet biomassa dengan menggunakan teknik
pemberian tekanan. Namun masih banyak yang belum mengetahui tekanan yang tepat
untuk membuat pellet yang baik dan efisien. Ukuran partikel akan berpengaruh
terhadap ketahanan pellet sehingga dapat menentukan ketahanan pellet dalam
penyimpanan. Oleh sebab itu maka penelitian ini perlu untuk dilakukan.
5
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui karakteristik tandan kosong kelapa sawit (TKKS).
2. Mengetahui karakteristik pellet biomassa dari tandan kosong kelapa sawit
(TKKS) sebagai bahan bakar.
3. Mengetahuai lama waktu penekanan dan ukuran partikel yang terbaik dalam
pembuatan pellet biomassa dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS).
1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memberikan informasi ilmiah kepada
masyarakat, tentang pellet dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebagai bahan
bakar alternatif yang lebih bak. Pellet dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dapat
dijadikan sebagai energi alternatif yang memiliki nilai ekonomi tinngi sehingga dapat
menjadi produk yang dapat dijual di pasaran, terutama di negara beriklim sub tropis.
6
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Biomassa
Biomassa merupakan salah satu jenis bahan bakar padat selain batubara. Biomassa
terdiri atas beberapa komponen yaitu kadar air (moisture content), zat
terbang/mudah menguap (volatile matter), karbon terikat (fixed carbon), dan abu
(ash). Proses pengeringan akan menghilangkan moisture, devolatilisasi yang
merupakan tahapan pirolisis akan melepaskan volatile, pembakaran arang
melepaskan karbon terikat dan sisa pembakaran menghasilkan abu (Borman dan
Ragland, 1998).
Biomassa dapat dikonversi menjadi energi dengan berbagai metode proses.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan teknologi konversi anatara lain : tipe
dan jumlah biomassa, bentuk energi yang diinginkan, kebutuhan pengguna,
standar lingkungan dan kondisi ekonomi (McKendry, 2002).
Konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat berbentuk padat, cair, maupun gas.
Bahan bakar padat merupakan bentuk dasar biomassa yang dapat dijadikan umpan
untuk pembakaran, pirolisis, dan gasifikasi. Bahan bakar cair dapat dihasilkan dari
proses pirolisis sedangkan bahan bakar gas dapat dihasilkan dari proses gasifikasi.
Secara umum, biomassa mempunyai densitas dan nilai kalor yang rendah. Salah
satu cara untuk meningkatkan densitasnya adalah dengan proses densifikasi.
Sedangkan untuk meningkatkan nilai kalornya, proses torrefaksi menjadi salah
7
satu pilihan yang cukup baik. Kombinasi dari proses densifikasi dan torrefaksi
akan menghasilkan bahan bakar padat biomassa kualitas tinggi.
Biomassa pada umumnya mempunyai densitas yang cukup rendah, sehingga akan
mengalami kesulitan dalam penanganannya. Densifikasi atau pembriketan
biomassa bertujuan untuk meningkatkan densitas dan menurunkan persoalan
penanganan seperti penyimpanan dan pengangkutan (Bhattacharya, 1996).
Biomassa mempunyai energi kira-kira 1/3 energi batubara per unit massa dan 1/4
energi batubara per unit volume. Pembriketan dapat mengubahnya menjadi
masing-masing 2/3 dan 3/4 (Bungay, 1981).
Sumber biomassa terbesar di antaranya disumbangkan oleh perkebunan kelapa
sawit. Kelapa sawit merupakan tumbuhan pohon yang tingginya bisa mencapai 24
meter. Bunga dan buahnya berupa tandan serta bercabang banyak. Buahnya kecil
dan berwarna merah kehitaman apabila masak. Daging buahnya padat. Kulit buah
dan daging buah mengandung minyak. Buah sawit menempel pada tandan buah.
Buah sawit terdiri dari lapisan eksokarp: bagian kulit buah yang berwarna
kemerahan dan licin, lapisan mesokarp: bagian serabut buah, endoskarp:
cangkang buah dan endosperm/inti buah dan embrio yang mengandung minyak
inti berkualitas tinggi.
2.2. Kelapa Sawit
Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis jacq) berasal dari Nigeria, Afrika Barat.
Meskipun demikian, ada yang menyatakan bahwa kelapa sawit berasal dari
Amerika Selatan yaitu Brazil karena lebih banyak spesies kelapa sawit di hutan
8
Brazil dibandingkan Afrika. Pada kenyataannya tanaman kelapa sawit hidup
subur di luar daerah asalnya, seperti Malaysia, Indonesia, Thailand, dan Papua
Nugini. Bahkan mampu memberikan hasil produksi per hektar yang lebih tinggi
(Fauzi, 2002).
Kelapa sawit yang termasuk dalam subfamili Cocoidae merupakan tanaman asli
Amerika Selatan, termasuk spesies E. Oleifera dan E. Odora.walaupun demikian
salah satu subfamili Cocoidae adalah tanaman asli Afrika. Zeven (1965) dalam
Pahan (2007) memastikan asal E. Guineensis berdasarkan hasil deskripsi para ahli
botani sebelumnya dan para penjelajah di benua Afrika. Nama-nama kelapa sawit
dalam bahasa daerah di kedua sisi lautan Atlantik mengacu pada nama Afrika.
Taksonomi dari tanaman kelapa sawit adalah :
Divisi : Embryophyta Siphonagama
Kelas : Angiospermae
Ordo : Monocotyledoneae
Famili : Aracaceaebb
Subfamili : Cocoideae
Genus : Elaeis
Spesies : Elaeis guineensis jac
Kelapa sawit merupakan tanaman tahunan dengan umur ekonomis 25 tahun. Pada
3 tahun pertama tanaman belum menghasilkan. Sesudahnya, pada umur 4 tahun
tanaman telah menghasilkan (Pardamean, 2008).
Kelapa sawit pertama kali diintroduksikan ke Indonesia oleh pemerintah kolonial
Belanda pada tahun 1848, tepatnya di kebun raya Bogor. Pada tahun 1876 Sir
9
Yoseph Hooker mencoba menanam 700 bibit tanaman kelapa sawit di Labuhan
Deli, Sumatra Utara. Namun, 10 tahun kemudian tanaman yang benihnya dibawa
dari kebun raya ini diganti dengan tanaman kelapa. Setelah tahun 1911, K. Schadt
seorang berkebangsaan Jerman dan M. Adrien Hallet berkebangsaan Belgia mulai
mempelopori budidaya tanaman kelapa sawit. Sejak itulah mulai dibuka
perkebunan-perkebunan baru dan usaha perkebunan kelapa sawit mulai
berkembang (Pahan, 2007).
Kelapa sawit merupakan komoditi perkebunan penghasil minyak sawit (Crude
palm oil, CPO) yang menjanjikan. Pemerintah mendukung komoditi tersebut
dengan membangun dan memperluas lahan perkebunan kelapa sawit hingga
10.955.231 ha di tahun 2014 dengan total produksi CPO mencapai 29.344.479 ton
(Direktorat Jenderal Perkebunan, 2014). Setiap produksi kelapa sawit
menghasilkan limbah berupa tandan kosong kelapa sawit 23%, cangkang 8%,
serat 12%, dan limbah cair 66%. Limbah tandan kosong sawit pada tahun 2010
mencapai 5.050.367,6 ton dan pada tahun 2011 mencapai 5.176.842,53 ton
(Yuliani,2012).
Tanaman kelapa sawit merupakan salah satu jenis tanaman yang menduduki
posisi penting di sektor pertanian dan perkebunan. Hal ini disebabkan dari
berbagai tanaman yang menghasilkan minyak atau lemak, kelapa sawit
menghasilkan nilai ekonomi terbesar per hektarnya di dunia (Nasution, 2014).
Luas Areal dan Produksi Kelapa Sawit di Provinsi Lampung tahun 2017 adalah
224.175 hektar. Produksi kelapa sawit provinsi Lampung adalah 490.985 ton.
Setiap produksi kelapa sawit menghasilkan limbah berupa tandan kosong kelapa
10
sawit 23%, cangkang 8%, serat 12%, dan limbah cair 66%. Kandungan utama
TKKS adalah selulosa, hemiselulosa dan lignin.
Buah sawit merupakan buah yang paling produktif dalam produksi minyak sayur
di dunia, dengan hasil minyak per hektar yang lebih besar dari komoditas biji
minyak utama yang lain. Produksi minyak per satuan luas lahan dari kelapa sawit
yang dipelihara dengan baik jauh lebih besar dari produksi minyak dari rapeseed
dan kedelai yang ditanam secara komersial, yaitu dua bahan baku bahan bakar
nabati yang saat ini paling banyak digunakan. Kondisi ini menguntungkan bagi
minyak sawit sebagai alternatif energi bahan bakar nabati terbarukan utama dalam
waktu dekat, sampai teknologi selulosa telah mengalami kemajuan hingga tingkat
yang dapat dioperasikan.
Buah sawit yang dikenal dengan bermacam jenis, mempunyai pola panen yang
kita kenal sebagai tingkat kematangan. Kematangan buah sangat menentukan
hasil rendemen minyak yang dihasilkan. Berbagai standart baku mutu buah
tentunya akan menjadi tolak ukur dalam perancangan pengolahan Pabrik Minyak
Kelapa Sawit Skala kecil (mikro). Dengan melihat polapanen yang sesuai akan
mendongkrak tingkat mutu buah. Buah yang telah dipanen selayaknya secepatnya
diidstribusikan ke pabrik pengolahan agar tidak teroksidasi oleh enzim dan udara
yang meningkatkan nilai keasaman (salah satu parameter produk). Sistem
distribusi, pola panen dan tidak tersedianya kapasitas pabrik pengolahan yang
memadai mengakibatkan terjadinya buah restant (waste fruit) dan buah gugur
(berondolan). Pengembangan Pabrik Kelapa Sawit Skala kecil ini lebih
ditekankan dalam hal pemanfaatan buah restan dan buah berondolan yang
kualitasnya tidak memenuhi standar bahan baku CPOstandar bahan pangan. Buah
11
sawit restan dan berondolan memiliki kandungan Asam lemak bebas lebih dari
6%. Hal ini akibat dari berlangsungnya proses oksidasi secara alami akibat
lamanya buah diolah di Pabrik ataupun logistik dan transportasi yang tidak
memadai dilapangan. Sebagaimana standar pengolahan buah adalah 24-48 jam
pasca panen. Dengan kondisi asam lemak bebas yang tinggi ini tentu tidak
memenuhi standar kualitas pangan yang disyaratkan. Selain faktor asam lemak
bebas yang tinggi, secara kualitas kadar minyak yang ada pada buah restan dan
berondolan tidak jauh berbeda dibanding buah segar yang diolah untuk bahan
pangan, hal ini berbeda jika buah restan dan berondolan yang ada merupakan buah
mentah atau belum memenuhi syarat fisiologis untuk panen.
Tandan Buah Segar (TBS) dengan mutu yang baik akan menghasilkan :
1. Minyak sebanyak 20-25%
2. Inti (kernel) sebanyak 4-6%
3. Cangkang 5-9%
4. Tandan kosong (empty fruit bunch) 20-22%
5. Serat (fiber) 12-14%
2.3. Proses Produksi Minyak Kelapa Sawit
Pengolahan Kelapa sawit merupakan suatu proses pengolahan yang menghasilkan
minyak kelapa sawit. Hasil utama yang dapat diperoleh ialah minyak sawit, inti
sawit, sabut, cangkang dan tandan kosong. Pabrik kelapa sawit (PKS) dalam
konteks industri kelapa sawit di Indonesia dipahami sebagai unit ekstraksi crude
palm oil (CPO) dan inti sawit dari tandan buah segar (TBS) kelapa sawit. PKS
tersusun atas unit-unit proses yang memanfaatkan kombinasi perlakuan mekanis,
fisik, dan kimia. Parameter penting produksi seperti efisiensi ekstraksi, rendemen,
12
kualitas produk sangat penting perananya dalam menjamin daya saing industri
perkebunan kelapa sawit di banding minyak nabati lainnya.
Gambar 1. Proses Pengolahan Kelapa Sawit
(Sumber: Uemura et al., 2011)
1. Loading RAMP
2. Sterilizer
3. Thresser
4. Stasium Press
5. Stasiun Pemurnian
6. Stasiun Karnel
2.4. Hasil Pengolahan Kelapa Sawit
Menurut Darmosarkoro dan Rahutomo (2000), secara umum hasil pengolahan
kelapa sawit dibedakan kedalam 3 kategori, yaitu :
13
2.4.1 CPO (Crude Palm Oil).
CPO setelah melalui proses pemurnian akan menghasilkan minyak kelapa sawit
dan berbagai produk sampingan yang antara lain: margarine, shortening,
Vanaspati (Vegetable ghee), Ice creams, Bakery Fats, Instans Noodle, Sabun dan
Detergent, Cocoa Butter Extender, Chocolate dan Coatings, Specialty Fats, Dry
Soap Mixes, Sugar Confectionary, Biskuit Cream Fats, Filled Milk, Lubrication,
Textiles Oils dan Bio Diesel.
2.4.2 PKO ( Palm Kernel Oil).
PKO juga merupakan bahan baku minyak kelapa sawit yang disebut dengan
istilah minyak Inti Sawit. Selain menghasilkan minyak inti sawit PKO juga
mempunyai produk sampingan yang antara lain: Shortening, Cocoa Butter
Substitute, Specialty Fats, Ice Cream, Coffee Whitener/Cream, Sugar
Confectionary, Biscuit Cream Fats, Filled Mild, Imitation Cream, Sabun dan
Detergent, Shampoo dan Kosmetik.
2.4.3 Oleochemicals kelapa sawit.
Dari produk turunan minyak kelapa sawit dalam bentuk oleochemical dapat
dihasilkan methyl esters, plastic, textile Processing, Metal Processing, Lubricants,
Emulsifiers, Detergent, Glicerine, Cosmetic, Explosives, Pharmaceutical Products
dan Food Protective Coatings.
2.4.4 Limbah Kelapa Sawit
Limbah industri kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan pada saat proses
pengolahan kelapa sawit. Limbah jenis ini digolongkan dalam dua jenis yaitu
14
limbah cair dan limbah padat. Limbah jenis ini digolongkan dalam dua jenis yaitu
limbah cair dan limbah padat.
Limbah cair kelapa sawit dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif
berupa biogas. Hal ini dikarenakan limbah cair kelapa sawit memiliki kandungan
gas methan dan karbon dioksida yang merupakan bahan baku utama pembuatan
biogas. Potensi produsi dari pemanfaatan limbah cair kelapa sawit menjadi biogas
ini sendiri mencapai 1075 juta meter kubik. Jumlah ini setara dengan 516.000 ton
gas LPG, 559 juta liter solar, 666.5 juta liter minyak tanah, dan 5052.5 MWh
listrik. Selain itu pembuatan biogas dari limbah minyak kelapa sawit memiliki
beberapa keunggulan, antara lain menghindari pencemaran limbah terhadap air
tanah dan sungai, Transfer Pricing karena penggunaan biogas berbahan baku
limbah minyak kelapa sawit ini akan menekan pokok produksi minyak kelapa
sawit, memperoleh mekanisme pembangunan yang baik dan bersih, dan dapat di
bangun terintegrasi dengan pabrik minyak kelapa sawit karena berfungsi sebagai
pengolah limbah.
Limbah padat kelapa sawit terdiri dari tandan kosong kelapa sawit, serat,
cangkang, batang, dan pelepah. Dari berbagai limbah padat tersebut, hampir
semuanya dapat diolah kembali menjadi hasil produksi yang memiliki nilai
ekonomis. Tandan kosong kelapa sawit pada awalnya biasa digunakan sebagai
kompos namun sejalan dengan penelitian yang dilakukan, tandan kosong kelapa
sawit dapat pula dimanfaatkan menjadi bahan bakar generator listrik. Serat kelapa
sawit dapat menjadi bahan selulosa yang dapat diolah menjadi kertas. Cangkang
kelapa sawit dapat diolah menjadi beberapa produk yang bernilai ekonomis tinggi,
yaitu karbon aktif, fenol, asap cair, tepung tempurung dan briket arang. Batang
15
kelapa sawit dapat dimanfaatkan menjadi bahan bangunan dan furnitur,serta dapat
menjadi sumber biomassa. Pelepah kelapa sawit dapat digunakan sebagai pakan
ternak yang memiliki kandungan nutrisi yang baik. (Pusat Penelitian Kelapa
Sawit, 2003).
2.5. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
TKKS merupakan tandan yang telah dipisahkan dari buah segar kelapa sawit.
Secara kuantitas TKKS mencapai 24,04 % dari Tandan Buah Segar (TBS) yang
akan diolah (Putri dkk, 2009). Pemanfaatan Tandan Kosong Sawit sebagai sumber
energi berupa briket arang disamping memberikan keuntungan secara finansial,
juga akan membantu didalam pelestarian lingkungan. Sebagai biomassa
lignoselulosik, TKKS dapat dibuat arang dengan proses yang relatif sederhana.
Bagi tujuan pemanfaatan sebagai arang TKKS perlu diproses lebih lanjut menjadi
pellet arang untuk menaikkan densitasnya serta memberikan bentuk yang
beraturan (Guritno, 1997 dalam Mulia 2007).
Gambar 2. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
16
TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit ) merupakan hasil sampingan dari
pengolahan minyak Kelapa Sawit yang pemanfaatannya masih terbatas sebagai
pupuk, bahan baku pembuatan matras dan media untuk pertumbuhan jamur dan
tanaman (Iriani, 2009).
Tandan kosong merupakan salah satu limbah padat yang berasal dari proses
pengolahan industri kelapa sawit. Tandan kosong kelapa sawit yang tidak
tertangani menyebabkan bau busuk dan menjadi tempat bersarangnya serangga
lalat sehingga dianggap sebagai limbah yang dapat mencemari lingkungan dan
menyebarkan bibit penyakit (Anonim 2005). Tankos kelapa sawit yang
merupakan 23 persen dari tandan buah segar mengandung bahan lignoselulosa
sebesar 55-60 % berat kering. Dengan produksi puncak kelapa sawit per hektar
sebesar 20-24 ton tandan buah segar per tahun, berarti akan menghasilkan 2,5-3,3
ton bahan lignoselulosa.
Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah padat terbesar yang
dihasilkan oleh perkebunan kelapa sawit (PKS). Setiap pengolahan 1 ton TBS
(Tandan Buah Segar) dihasilkan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) sebanyak
22 – 23% TKKS atau sebanyak 220 – 230 kg TKKS. Jika PKS (pabrik kelapa
sawit) berkapasitas 100 ton/jam maka dihasilkan sebanyak 22 – 23 ton TKKS.
Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama dari industri pengolahan
kelapa sawit menjadi minyak sawit. Persentase limbah TKKS adalah 23% dari
tandan buah segar, sedangkan persentase serat dan cangkang biji masing-masing
adalah 13% dan 5,5% dari tandan buah segar. Komponen utama dari limbah padat
kelapa sawit adalah selulosa dan lignin sehingga limbah ini disebut juga limbah
17
lignoselulosa. Komposisi kimiawi tandan kosong kelapa sawit dapat dilihat pada
tabel berikut:
Tabel 2. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit
No. Komposisi A B C D
1 Lemak 5,35 - - -
2 Protein 4,45 - - -
3 Selulosa 32,55 35,81 40 38,76
4 Lignin 28,54 15,70 21 22,23
5 Hemiselulosa 31,70 27,01 24 -
6 Pentosan - - - 26,69
7 Abu - 6,04 15 6,59
Keterangan:
A. Tun Tedja irawadi, 1991
B. Pratiwi.,et al 1988 dalam said 1994
C. Azemi, et al 1994
D. Darnoko.,et al 1995
Pemanfaatan Tandan Kosong Sawit sebagai sumber energi berupa biomassa padat
seperti pellet. disamping memberikan keuntungan secara finansial, juga akan
membantu didalam pelestarian lingkungan. Sebagai biomassa lignoselulosik,
TKKS dapat dibuat arang dengan proses yang relatif sederhana. Bagi tujuan
pemanfaatan sebagai biomassa padat TKKS perlu diproses lebih lanjut menjadi
pellet untuk menaikkan densitasnya serta memberikan bentuk yang beraturan
(kadar abu yang dihasilkan TKKS juga sangat sedikit, sehingga apabila dijadikan
pellet, maka abu yang dihasilkan semakin sedikit dan tidak mencemari lingkungan
(Mulia, 2007).
18
Tandan kosong kelapa sawit memilik nilia densitas yang sangat rendah, nilai
densitas yang rendah mengakibatkan biaya transportasinya tinggi dan
membutuhkan ruang penyimpanan yang besar sehingga sulit dalam
penanganannya. Densitas yang rendah mengakibatkan nilai kalor (Mj/kg) menjadi
rendah. Niali kalor yang rendah sehingga berpengaruh terhadap rendahnya
densitas energi pada tandan kosong kelapa sawit. Untuk meningkatkan nilai
densitas TKKS agar dapat dijadikan pellet maka perlu diadakanya proses
densifikasi.
2.6. Densifikasi.
Proses densifikasi adalah proses pemadatan biomassa dengan cara pengempaan
(penekanan) sehingga rapat massa atau juga kerapatan potensi energinya
meningkat. Proses densifikasi diterapkan terhadap biomassa karena kandungan
energi spesifik alaminya rendah. Dalam keadaan alami (tanpa pengolahan apapun)
biaya transportasinya tinggi dan membutuhkan ruang penyimpanan yang besar
dan sulit dalam penanganannya (Bhattacharya, 1990).
Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi
massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.
Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total
volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi akan memiliki
volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa
jenis lebih rendah. Densitas dari partikel biomassa dan material hamparan
merupakan hal yang mempengaruhi dalam fluidisasi.
19
Densifikasi atau pembriketan biomassa bertujuan untuk meningkatkan densitas
dan menurunkan persoalan penanganan seperti penyimpanan dan pengangkutan.
Secara umum pembriketan biomassa mempunyai beberapa keuntungan
(Bhattacharya, 1990), yaitu :
1. Menaikkan nilai kalori per unit volume.
2. Mudah disimpan dan diangkut.
3. Mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam.
Ada beberapa metode yang digunakan untuk densifikasi biomassa. Metode yang
paling popular untuk aplikasi skala kecil di negara berkembang adalah dengan
menggunakan press ulir. Dengan metode ini dihasilkan briket yang lebih padat
dan kuat. Ada dua tipe press ulir yaitu : press ulir konikal dan press ulir dengan
pemanasan. Biomassa mempunyai energi kira-kira 1/3 energi batubara per unit
massa dan 1/4 energi batubara per unit volume. Pembriketan dapat mengubahnya
menjadi masing-masing 2/3 dan 3/4 (Bungay, 1981).
Secara umum teknologi pembriketan dapat dibagi menjadi tiga (Grover dan
Mishra, 1996) :
1. Pembriketan tekanan tinggi.
2. Pembriketan tekanan medium dengan pemanas.
3. Pembriketan tekanan rendah dengan bahan pengikat (binder).
Biomasa pada umumnya memiliki volume yang besar sehingga tidak efisien
dalam pengangkutan dan penanganannya. Sehingga untuk mengatasi masalah
tersebut volume biomasa perlu dikecilkan dengan dimampatkan dengan alat press.
Pengaplikasian tekanan apalagi dengan suhu tinggi membuat biomasa tersebut
20
akan mampat dan merekat kuat. Pemampatan tersebut akan membuat bahan bakar
padat yang memiliki densitas lebih tinggi dan energi tiap volumenya sama. Pada
umumnya dengan cara ini tidak dibutuhkan lagi tambahan perekat dari luar,
karena senyawa lignin dalam biomasa tersebut yang akan berperan sebagai
perekat.
Nilai kalor dan density briket yang dihasilkan dengan bahan baku serbuk gergaji
kayu sengon yang mempunyai nilai kalor 4184,78 kal/gram yaitu dengan variasi
tekanan 200 kg , 300 kg dan 400 kg dengan waktu penahanan 1 menit. Peneliti
menyimpulkan bahwa density naik seiring dengan naiknya tekanan kompaksi dan
berpengaruh terhadap nilai kalor yang dihasilkan dimana mendapatkan hasil
terbaik yaitu dengan rata-rata nilai kalor berkisar antara 4202,57 - 4270,90
kal/gram dan rata-rata nilai density berkisar antara 4,32 - 4,85 gr pada tekanan 400
kg . (Saputro 2005)
Gambar 3. Proses Densifikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit.
Tandan Kosong Kelapa Sawit
(Bahan baku)
Pengeringan Pengempaan Pencampuran
21
2.7. Selulosa, Hemiselulosa, Lignin
Selulosa Selulosa merupakan komponen utama penyusun dinding sel tanaman.
Kandungan selulosa pada dinding sel tanaman tingkat tinggi sekitar 35-50% dari
berat kering tanaman (Lynd et al, 2002). Selulosa adalah zat penyusun tanaman
yang terdapat pada struktur sel. Kadar selulosa dan hemiselulosa pada tanaman
pakan yang muda mencapai 40% dari bahan kering. Bila hijauan makin tua
proporsi selulosa dan hemiselulosa makin bertambah (Tillman dkk, 1989).
Selulosa merupakan polimer linier dari β-D-glukosa yang dihubungkan satu sama
lain dengan ikatan glikosidik b-(1,4). Selulosa merupakan komponen structural
utama dinding sel. Selulosa dicirikan dengan kekuatan mekanisnya yang tinggi,
tinggi daya tahannya terhadap zat-zat kimia dan relatif tidak larut dalam air.
Selilosa dapat dihidrolisis dengan enzim selulosa. Karena tubuh manusia tidak
memiliki enzim ini, maka selulosa tidak dapat dimanfaatkan atau dicerna oleh
tubuh manusia (Kusnandar, 2010).
Hemiselulosa merupakan heteropolisakarida yang mengandung berbagai gula,
terutama pentose. Hemiselulosa umumnya terdiri dari dua atau lebih residu
pentose yang berbeda. Komposis polimer hemiselulosa sering mengandung asam
uronat sehingga mempunyai sifat asam. Hemiselulosa memiliki derajat
polimerisasi yang lebih rendah, lebih mudah dibandingkan selulosa dan tidak
berbentuk serat-serat yang panjang. Selain itu, umumnya hemiselulosa larut dalam
alkali dengan konsentrasi rendah, dimana semakin banyak cabangnya semakin
tinggi kelarutannya. Hemiselulosa dapat dihidrolisis dengan enzim hemiselulase
(xylanase) (Kusnandar, 2010).
22
Hemiselulosa merupakan kelompok polisakarida heterogen dengan berat molekul
rendah. Jumlah hemiselulosa biasanya antara 15 dan 30 persen dari berat kering
bahan lignoselulosa. Hemiselulosa relatif lebih mudah dihidrolisis dengan asam
menjadi monomer yang mengandung glukosa, mannosa, galaktosa, xilosa dan
arabinosa. Hemiselulosa mengikat lembaran serat selulosa membentuk mikrofibril
yang meningkatkan stabilitas dinding sel. Hemiselulosa juga berikatan silang
dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan struktur yang kuat
(Suparjo, 2000).
Lignin adalah gabungan beberapa senyawa yang hubungannya erat satu sama lain,
mengandung karbon, hidrogen dan oksigen, namun proporsi karbonnya lebih
tinggi dibanding senyawa karbohidrat. Lignin sangat tahan terhadap degradasi
kimia, termasuk degradasi enzimatik (Tillman dkk, 1989). Lignin sering
digolongkan sebagai karbohidrat karena hubungannya dengan selulosa dan
hemiselulosa dalam menyusun dinding sel, namun lignin bukan karbohidrat. Hal
ini ditunjukkan oleh proporsi karbon yang lebih tinggi pada lignin (Suparjo,
2008).
Lignin adalah salah satu zat komponen penyusun tumbuhan, komposisi bahan
penyusun ini berbeda-beda tergantung jenisnya. Lignin terakumulasi pada batang
tumbuhan berbentuk pohon dan semak, lignin berfungsi sebagai bahan pengikat
komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak (Anonim,
2010).
23
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan juli 2018 di Laboratorium Daya Alat dan
Mesin Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas
Lampung.
3.2. Alat dan Bahan Penelitian
Alat penelitian yang digunakan adalah gergaji, tong bekas, furnace,
penggiling/penghancur, satu set alat pembuatan briket termasuk dongkrak, neraca
digital, stopwatch, bomb calorimeter, perangkat instrumen uji proksimat dan
ultimate, satu set kerangka pembakaran (bangku kecil dari besi). Bahan utama
adalah tandan kosong kelapa sawit. Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang
sudah diolah berupa serat/fiber.
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1 Persiapan Bahan Baku
Persiapan bahan baku dimulai dari pembersihan TKKS, pencacahan, penghalusan,
pengeringan menggunakan panas matahari selama 2 – 3 hari.
3.3.2 Pengayakan
Dilakukan pengayakan dengan 2 perlakuan yang berbeda yaitu dengan
menggunakan ayakan 25 mesh dan 10 mesh dengan 3 kali ulangan. Sehingga
24
mengakibatkan perbedaan ukuran partikel pada bahan baku yang akan dicetak
menjadi pellet.
3.3.3 Pencetakan Pellet
Dikempa menggunakan alat pencetak yang berbentuk silinder pejal. Bahan baku
TKKS yang sudah disiapkan, selanjutnya dicetak dengan menggunakan silinder
cetak berdiameter 8 mm. Panjang besi silinder pencetak adalah 10 cm.
3.3.4. Pemberian Tekanan
Pemberian tekanan pada saat pencetakan dengan beberapa tekanan yaitu 5 ton
yang dikonversi menjadi 9,74 Mpa , 10 ton yang dikonversi menjadi 19,49 Mpa,
dan 15 ton yang dikonversi menjadi 29,23 Mpa. Pemberian tekanan dilakukan
dengan menggunkan dongkrak hidrolik.
3.3.5 Pengujian Pellet
Setelah pellet berhasil di cetak maka dilakukan pengujian yaitu analisa densitas,
analisis nilai kalor, analisis kadar air. Pengujian nilai kalor menggunakan alat
bomb kalorimater, pengujian kadar abu, kadar volatil, dan uji banting.
3.3.6 Rancangan Percobaan
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Kelompok
Faktorial. Percobaan menggunakan dua faktor. Faktor pertama ( T ) adalah
pemberian tekanan menggunakan dongkrak hidrolik yang terdiri dari 3 taraf,
yaitu:
1. 5 ton (T1)
2. 10 ton (T2)
3. 15 ton (T3)
25
Faktor kedua ( P ) adalah ukuran partikel pencetakan pellet TKKS yang terdiri
dari 3 taraf, yaitu:
1. Halus (P1)
2. Sedang (P2)
3. Kasar (P3)
Masing-masing faktor dan perlakuan mengalami pengulangan (U) sebanyak 3
kali sehingga didapat 27 sampel. Data yang diperoleh akan ditampilkan dalam
bentuk grafik dan dianalisis dengan menggunakan sidik ragam di lanjutkan
dengan uji BNT (Beda Nyata Terkecil).
Tabel 3. Tabel Tata Letak Percobaan
T3P3U2 T3P2U1 T2P3U3
T3P3U3 T2P1U1 T2P1U3
T2P3U3 T3P1U2 T1P3U3
T1P2U2 T3P2U3 T2P1U2
T3P3U1 T2P2U1 T1P3U1
T1P2U3 T2P2U3 T1P1U3
T1P1U1 T3P1U3 T3P2U2
T1P3U2 T3P3U2 T2P2U2
T3P1U1 T1P1U2 T1P2U1
26
Pelaksanaan penelitian dilakukan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut:
.
Gambar 4. Diagram Alir
Persiapan Alat dan Bahan
Pengujian pellet
Analisis Data
Selesai
Mulai
Pencacahan bahan TKKS
Pengayakan bahan baku
TKKS
Pemberian Tekanan
27
3.4. Parameter Pengamatan
3.4.1. Nilai Densitas
Densitas menunjukkan perbandingan antara massa dan volume bahan bakar padat.
Densitas berpengaruh terhadap kualitas bahan bakar padat, karena densitas yang
tinggi dapat meningkatkan nilai kalor bahan bakar padat. Besar dan kecilnya densitas
bahan bakar padat dipengaruhi oleh tekanan kempa, ukuran dan kehomogenan
penyusun bahan bakar padat itu sendiri. Satuan dari densitas adalah gr/ .
Densitas =
....................(1)
Keterangan :
m = massa sampel (g)
V = volume sampel ( )
3.4.2.Nilai kalor
Nilai Kalor adalah jumlah panas yang dihasilkan atau ditimbulkan oleh satu gram
bahan bakar dengan meningkatkan temperature satu gram air dengan satuan
kalori. Penetapan nilai kalor dimaksudkan untuk mengetahui nilai panas
pembakaran. Semakin tinggi nilai kalor pellet maka akan semakin baik pula
kualitasnya. Nilai kalor memiliki satuan MJ/kg
3.4.4 Kadar air
Kadar air adalah perbandingan berat air yang terkandung dalam pellet dengan
berat yang sudah dikeringkan. Kadar air yang tinggi akan berakibat semakin lama
bahan bakar tersebut terbakar dan membutuhkan energi yang besar.
28
Kadar Air = ( )
X 100%....................(2)
Keterangan :
mB = Massa sampel sebelum dikeringkan
mK = Massa sampel setelah dikeringkan
3.4.5 Kadar Abu
Kadar abu adalah jumlah konstan yang tersisa apabila bahan bakar padat
dipanaskan. Dalam proses pengabuan bahan – bahan organik dalam bahan bakar
padat akan terbakar sedangkan bahan anorganik akan tertinggal. Abu yang
tertinggal adalah berbagai garam – garam logam seperti karbonat, silikat, oksalat
dan fosfat. Abu merupakan kandungan yang tidak bisa terbakar.
Kadar Abu = ( )
X 100%....................(3)
Keterangan :
m2 = massa abu (g)
m1 = massa sampel kering (g)
3.4.6 Kadar Volatil Solid
Kadar volatil solid merupakan ukuran kemampuan bahan bakar padat dapat
terbakar secara cepat atau lambat. Semakin tinggi kadar volatil pada pellet, maka
pellet tersebut akan semakin cepat terbakar. Kadar volatil adalah 100% hasil
pembakaran dikurang kadar abu.
Kadar Volatil Solid = 100% - kadar Abu....................(4)
29
3.4.7 Uji Banting
Adalah uji yang dilakukan untuk mengetahui ketahanan dan kekuatan pellet ketika
disimpan atau pada saat dipindahkan. Uji banting didapatkan dari hasil uji pellet
yang dijatuhkan dari ketinggian 1,5 meter. Setelah di jatuhkan pellet diamati dan
ditimbang kembali. Untuk mengetahui nilai uji banting maka di lakukan
perbandingan bobot pellet setelah dibanting dengan berat pellet sebelum di
banting. Kemudian diamati perubahan fisik pellet. Pellet yang baik apabila tidak
terjadi perubahan bobot ketika di lakukan uji banting.
Uji Banting = ( )
X 100%....................(5)
Keterangan
W1 = bobot awal
W2 = bobot setelah dijatuhkan
45
V. SIMPULAN DAN SARAN
5.1. Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, beberapa simpulan yang dapat
diambil, yaitu :
1. Penelitian ini dihasilkan karakteristik tandan kosong kelapa sawit yang
memiliki nilai kalor 17,82 Mj/kg. memiliki nilai densitas 0,1775 .
Dan tandan kosong kelapa sawit yang memiliki kadar abu 9,03% dengan
kadar volatil solid 90,97%.
2. Faktor tekanan dan ukuran partikel berpengaruh nyata terhadap, nilai
densitaas dan uji banting.
3. Penelitian ini dihasilkan Pellet dengan kualitas terbaik dengan perlakuan
tekanan 15 ton dengan ukuran partikel halus yang memiliki nilai densitas
1,09 atau 6 kali lebih baik dari TKKS yang sudah digiling. Pellet
yang memiliki kekuatan paling baik saat uji banting adalah pellet yang
memiliki ukuran partikel halus.
5.2. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan, beberapa saran yang dapat
diambil yaitu:
46
1. Dalam pembuatan pellet dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dengan
menggunakan alat pencetakan menggunakan dongkrak hidrolik, perlunya
penambahan perekat pada pembuatan pellet dari tandan kosong kelapa
sawit. Hal ini bertujuan untuk menjaga bentuk pellet agar tidak mudah
patah.
2. Dalam pencetakan pellet menggunakan dongkrak hidrolik perlunya alat
pengukur tekanan, hal ini bertujuan agar mengetahui tekanan maksimal
yang dapat diberikan pada saat pencetakan pellet.
47
DAFTAR PUSTAKA
Bantacut, T., Hendra, D., and TIN, R. N. (2013). Mutu Biopelet Dari Campuran
Arang Dan Sabut Cangkang Sawit. Journal of Agroindustrial Technology,
23(1).
Bhattacharya, S.C., Leon, M.A. dan Rahman, M.M. (1996). A Study on
Improved Biomass Briquetting, Energy Program, SERD-AIT, Thailand.
Bhattacharya, S.C., (1990). Carbonized and uncarbonized briquettes from
residues, In SHELL (ed.), Workshop On Biomass Thermal Processing Vol.
I, London, pp. 1-9.
Borman, G.L., dan Ragland, K.W. (1998). Combustion Engineering, McGraw-
Hill Book Co., Singapore.
Bungay, H.R. (1981). Energy : The Biomass Options, John Wiley & Sons, New
York.
Bungay, H.R. (1981). Energy : The Biomass Options, John Wiley & Sons, New
York.
Darmosarkoro, dan Rahutomo, (2000). Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai
Bahan Pembenah Tanah. Prosiding pertemuan Teknis Kelapa Sawit 2000 II,
13 14 Juni 2000. PPKS Medan.
Direktorat Jenderal Perkebunan RI. (2014). Statistik Perkebunan Indonesia
Komoditas Kelapa Sawit 2013-2015. Dirjen Perkebunan. Jakarta.
Direktorat Jenderal Perkebunan RI. (2017). Statistik Perkebunan Indonesia
Komoditas Kelapa Sawit 2016-2018. Dirjen Perkebunan. Jakarta.
48
El Bassam and, Maegaard P. (2004). Integrated renewable energy on rural
communities. Planning guidelines, technologies and applications. Elsevier.
Amsterdam.
Fauzi, Y., Widyastuti. E. Y., Satyawibawa. I., dan Hartono. R. (2002). Kelapa
sawit: Edisi Revisi Budidaya Pemanfaatan Hasil dan Limbah Analisis Usaha
dan Pemasaran. Penebar Swadaya.
Fengel and Wagener, (1995). The contribution of biomass in the future global
energy supply: a review of 17 studies, Journal of Biomass and
Bioenergy Vol. 25, Hal. 1-28.
Gilang, R., Affandi, D. R., dan Ishartani, D. (2013). Karakteristik Fisik dan
Kimia Tepung Koro Pedang (Canavalia ensiformis) dengan Variasi
Perlakuan Pendahuluan. Jurnal Teknosains Pangan, 2(3), 34–42.
Grover and Mishra, (1996). Thermogravimetric Studies of The Behavior of
Wheat Straw with Added Coal During Combustion. Journal Biomass and
Bioenergy, 33, 50–56.
Grover, P.D., and Mishra, S.K.. (2002). The Best Biobriquette Dimension and its
Particle Size. Bangkok: The 2ndJoint International Conference on
“Sustainable Energy and Environment (SEE 2002)”
Grover, P.D., and Mishra, S.K. (1996). Biomass Briquetting : Technology and
Practices. FAO-Regional Wood Energy Development (RWEDP) In Asia,
Bangkok.
Wirasaputra, Herza., (2018) Pengaruh Ukuran Cacahan dan Lama Pengomposan
terhadap Perubahan Karakteristik Media Tanam Jamur Merang dari Tandan
Kosong Kelapa Sawit. Univeristas Lampung,Lampung.
Iriani, Anjasari. (2009). Pengolahan Limbah Industri Kelapa Sawit , Penerbit
Gramedia,Jakarta.
Kaliyan, N., and Morey, R. V. (2009). Factors Affecting Strength and Durability
of Densified Biomass Products. Journal Biomass and Bioenergy, 33(3),
337– 359. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.200 8.08.005
49
Kusnandar, F (2010). Kimia Pangan Komponen Pangan. Jakarta: PT. Dian
Rakyat.
Lynd et al, 2002. Microbial Cellulose Utilization: Fundamentals and
Biotechnology. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66(3):506-577.
Masturin A. (2002). Sifat fisik dan kimia briket arang dari campuran kayu,
bambu, sabut kelapa, dan tempurung kelapa sebagai sumber energi
alternatif. Buletin Penelitian Hasil Hutan 25 : 242 - 255.
Mulia, A.( 2007). Pemanfaatan Tandan Kosong dan Cangkang Kelapa Sawit
sebagai Briket Arang.
McKendry, P. (2002). Energy Production from Biomass (part2) : Conversioan
Technologies, Bioresource Technology 83, pp. 47-54.
Nasution, S. H., Hanum. C. dan Ginting. J. (2009). Pertumbuhan Bibit Kelapa
Sawit (Elaeis Guineensis Jacq.) Pada Berbagai Perbandingan Media Tanam
Solid Decanter Dan Tandan Kosong Kelapa Sawit Pada Sistem Single
Stage. Jurnal Online Agroekoteknologi .
Nasution (2014). Pengaruh Pemberian Pakan Berbeda Terhadap Pertumbuhan
Pristolepis grooti. Skripsi. Universitas Riau. Pekanbaru. (tidak diterbitkan).
Nugrahaeni, J. I. (2008). Pemanfaatan Limbah Tembakau (Nicotiana tabacum L.)
untuk Bahan Pembuatan Briket sebagai Bahan Bakar Alternatif.
Nurhayati, T. (1974). Catatan Singkat Tentang Kualitas Arang Kayu Sehubungan
dengan Kegunaannya. Majalah Kehutanan Indonesia.Vol. 1 Jakarta.
Pahan, I. (2007). Panduan Lengkap Kelapa Sawit. Manajemen Agribisnis dari
Hulu hingga Hilir. Penebar Swadaya. Jakarta.
Pardamean, M. (2008). Panduan Lengkap Pengelolaan kebun dan Pabrik Kelapa
Sawit. Cetakan Pertama. Agromedia Pustaka. Jakarta.
Ramsay WS. (1982). Energy from Forest Biomass (Ed). New York: Academic
Press, Inc.
50
Sa’adah, W. A. (2014). Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit (Elaeis guineensis
Jacq.) dan Serbuk Kayu Mahoni sebahai Bahan Baku Biopelet.
Saptoadi H. (2006). The Best Biobriquette Dimension and its Particle Size. The
2nd Joint International Conference on Sustainable Energy and Environment
(SEE 2006). Bangkok.
Saputro, D.D., Widayat, W dan Rusianto. (2005). Biomassa Sebagai Energi
Terbarukan di Indonesia. Jurnal Profesional, Vol.5, No.2, pp. 705-716
Suparjo, (2000). Degradasi Komponen Lignoselulosa oleh Kapang Pelapuk Putih.
Jajo66.Wordpress.com
Syamsiro dan Saptoadi, (2007). Pembakaran Briket Biomassa: Pengaruh
Temperatur Udara Preheat, Prosiding Seminar Nasional Teknologi:
Teknologi untuk Kesejahteraan dan Peradaban Bangsa, 24 Nopember,
Yogyakarta.
Tillman dkk, (1989). Ilmu Makanan Ternak Dasar. Universitas Gadjah Mada.
Jogjakarta.
Yuliani, (2012). Kualitas papan partikel tandan kosong sawit (Elais guineensis
Jacq.) menggunakan perekat likuida dengan penambahan resorsinol. Skripsi,
Institut Pertanian Bogor.