teknik mesin jurusan teknik mesin fakultas teknik...

37
i PENGARUH MINYAK JELANTAH PADA BRIKET SERBUK KAYU JATI DENGAN METODE CETAK PANAS TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET Skripsi Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin oleh Mohammad Iqbal Fahmi Rosyad NIM. 5212412056 TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2019

Upload: others

Post on 07-Aug-2020

39 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

i

PENGARUH MINYAK JELANTAH PADA BRIKET SERBUK KAYU

JATI DENGAN METODE CETAK PANAS TERHADAP

KARAKTERISTIK BRIKET

Skripsi

Diajukan Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana

Teknik Program Studi Teknik Mesin

oleh

Mohammad Iqbal Fahmi Rosyad

NIM. 5212412056

TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2019

Page 2: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

ii

Page 3: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

iii

Page 4: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

iv

Page 5: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

v

SARI ATAU RINGKASAN

Mohammad Iqbal Fahmi Rosyad. 2019. Pengaruh Minyak Jelantah pada Briket

Serbuk Kayu Jati dengan Metode Cetak Panas terhadap Karakteristik Briket.

Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Pembimbing (1) Danang Dwi Saputro, S.T., M.T.

Tujuan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh minyak

dengan diberi variasi tekanan kompaksi dengan metode cetak panas terhadap sifat

kimia (kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, dan kadar karbon), sifat fisik (nilai

kalor dan densitas), sifat mekanik atau droptest dan laju pembakaran. Metode

pembriketan yang digunakan metode cetak panas pada temperatur 120 oC dan

variasi tekan 100, 200, dan 300 kg/cm2 dengan waktu penekanan selama satu menit.

Bahan baku pembuatan briket, limbah serbuk kayu jati yang diayak dengan mesh

40 berasal dari industri mebel dan limbah minyak jelantah didapat dari pedagang

kaki lima. Perbandingan campuran 85 : 15 dimana 8,5 gram serbuk jati : 1,5 gram

minyak jelantah. Pengaruh penambahan 15% minyak jelantah dengan variasi

tekanan kompaksi pada briket serbuk kayu jati dapat menurunkan kadar air, kadar

abu, dan kadar zat terbang dan sebalikmya untuk kadar carbon, nilai kalor, densitas,

dan droptest dapat meningkat serta pembakaran briket yang semakin lama dengan

temperatur yang semakin tinggi.

Kata kunci: Briket, serbuk jati, minyak jelantah, kompaksi, sifat kimia, fisik,

mekanik, dan laju pembakaran

Page 6: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

vi

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul ”

Pengaruh Minyak Jelantah pada Briket Serbuk Kayu Jati dengan Metode Cetak

Panas terhadap Karakteristik Briket.” sebagai salah satu syarat untuk mencapai

gelar Sarjana Teknik di Universitas Negeri Semarang. Shalawat dan salam

disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, mudah-mudahan kita semua

mendapatkan safaat Nya di yaumil akhir nanti, Amin.

Skripsi ini dapat terselesaikan berkat bantuan, bimbingan dan motivasi dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rakhman, M.Hum., Rektor Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang

3. Rusiyanto, S.Pd., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Negeri Semarang.

4. Danang Dwi Saputro, S.T., M.T.., pembimbing yang telah memberikan

bimbingan, arahan, motivasi dan saran kepada penulis.

5. Dr. Ir. Rahmat Doni Widodo, S.T.,M.T., IPP dan Dr. M. Burhan Rubai Wijaya,

M.Pd penguji yang telah memberikan masukan sangat berharga berupa saran,

ralat, perbaikan, pertanyaan, komentar, tanggapan guna menambah bobot dan

kualitas karya tulis ini.

6. Semua dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang, yang telah memberi pengetahuan yang berharga.

7. Civitas akademika Fakultas Teknik dan Jurusan Teknik Mesin Universitas

Negeri Semarang yang telah membantu penulis menyelesaikan karya tulis ini.

8. Keluarga yang selalu mendo’akan serta memberikan dukungan dan motivasi.

Page 7: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

vii

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah

memberikan dukungan dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis megharapkan adanya kritik dan saran

yang membangun, dikarenakan tidak ada suatu apapun yang luput dari adanya

kekurangan.

Semarang, Agustus 2019

Penulis

Page 8: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

viii

DAFTAR ISI

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

PERSETUJUAN PEMBIMBING ........................................................................... ii

PENGESAHAN ..................................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................ iv

SARI ........................................................................................................................ v

PRAKATA ............................................................................................................. vi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

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

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.3 Batasan Masalah ........................................................................................ 4

1.4 Rumusan Masalah ..................................................................................... 4

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

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

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka ........................................................................................... 7

2.2 Landasan Teori .......................................................................................... 8

2.2.1 Bahan Bakar Padat atau Biomassa........................................................ 8

2.2.2 Briket .................................................................................................. 11

2.2.3 Kayu Jati ............................................................................................. 12

2.2.4 Minyak Jelantah .................................................................................. 13

2.2.5 Metode Cetak Panas............................................................................ 14

2.2.6 Kompaksi ............................................................................................ 14

2.2.7 Sifat Kimia .......................................................................................... 15

Page 9: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

ix

2.2.8 Sifat Fisik ............................................................................................ 16

2.2.9 Sifat Mekanik ...................................................................................... 18

2.2.10 Laju Pembakaran ................................................................................ 19

BAB III METODELOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................. 23

3.2 Desain Penelitian ..................................................................................... 23

3.3 Alat Dan Bahan ....................................................................................... 25

3.4 Parameter Penelitian ................................................................................ 28

3.5 Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 29

3.5.1 Pengujian Briket .................................................................................. 30

3.6 Kalibrasi Instrumen ................................................................................. 33

3.6.1 Jangka Sorong ...................................................................................... 33

3.6.2 Timbangan digital ................................................................................ 33

3.7 Teknik Analisis Data ................................................................................ 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ....................................................................................... 35

4.1.1 Pengujian Proksimat/sifat kimia ......................................................... 35

4.1.2 Pengujian Fisik ................................................................................... 36

4.1.3 Droptest .............................................................................................. 37

4.1.4 Laju Pembakaran ................................................................................ 38

4.2 Pembahasan ............................................................................................. 39

4.2.1 Pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan metode

cetak panas terhadap hasil uji proksimat ............................................ 39

4.2.2 Pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan metode

cetak panas terhadap hasil uji fisik ..................................................... 43

4.2.3 Pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan metode

cetak panas terhadap hasil droptest .................................................... 45

Page 10: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

x

4.2.4 Pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan metode

cetak panas terhadap hasil uji laju pembakaran ................................. 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 51

5.2 Saran ........................................................................................................ 51

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 52

LAMPIRAN .......................................................................................................... 54

Page 11: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Grafik Thermo Gravimetric Analysis ................................................ 11

Gambar 2.2 Pengujian Kekuatan........................................................................... 19

Gambar 2.3 Tahapan proses pembakaran ............................................................. 20

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 25

Gambar 3.2 Alat kompaksi ................................................................................... 26

Gambar 3.3 Cetakan Briket ................................................................................... 26

Gambar 3.4 Timbangan digital ............................................................................. 26

Gambar 3.5 Saringan ............................................................................................. 27

Gambar 3.6 Jangka Sorong Digital ....................................................................... 27

Gambar 3.7 Thermocontroller dan Thermocouple................................................ 27

Gambar 3.8 Oxigen Bomb Calorimeter ................................................................ 27

Gambar 3.9 Desain Cetakan .................................................................................. 28

Gambar 4.1 Grafik hasil uji proksimat .................................................................. 40

Gambar 4.2 Garfik hasil uji nilai kalor ................................................................. 43

Gambar 4.3 Grafik hasil uji densitas ..................................................................... 44

Gambar 4.4 Grafik hasil droptest .......................................................................... 46

Gambar 4.5 Grafik penurunan massa laju pembakaran ........................................ 47

Gambar 4.6 Grafik temperatur laju pembakaran................................................... 50

Page 12: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Standar Kualitas Briket ........................................................................... 2

Tabel 2.1 Standar Kualitas Briket ......................................................................... 12

Tabel 3.1 Spesimen pengujian Proximate Analysis dan Nilai Kalor ...................... 29

Tabel 3.2 Spesimen Pengujian Densitas ................................................................ 29

Tabel 3.3 Spesimen Pengujian Droptest ................................................................ 29

Tabel 3.4 Spesimen Pengujian Laju Pembakaran .................................................. 29

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Proksimat .................................................................... 35

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Nilai Kalor .................................................................. 36

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Densitas ...................................................................... 36

Tabel 4.4 Hasil Droptest ....................................................................................... 37

Tabel 4.5 Hasil Uji Laju Pembakaran ................................................................... 38

Tabel 4.6 Perbandingan kualitas briket dari beberapa negara............................... 43

Page 13: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan manusia akan bahan bakar minyak semakin meningkat sedangkan

persedian minyak bumi semakin terbatas dan tidak dapat diperbarui. Peran inovasi

energi terbarukan sangat diperlukan untuk mengatasi krisis energi, dimana bahan

bakar alternatif tersebut diharapkan dapat memenuhi kebutuhan bahan bakar

masyarakat dan industri kecil (Billah, 2009: 1). Sebagai pemecah masalah

kebutuhan bahan bakar yang semakin meningkat, dalam penelitian ini memberikan

solusi pemanfaatan limbah serbuk kayu jati dan minyak jelantah menjadi produk

bahan bakar alternatif padat atau briket. Limbah serbuk kayu jati dan minyak

jelantah yang mudah didapat dan mudah dibuat sehingga mudah untuk

disosialisasikan ke masyarakat pengguna.

Pembriketan merupakan pembentukan biomassa menjadi briket dengan cara

dikompaksi dengan tujuan untuk meningkatkan sifat bahan baku. Keuntungan

pembriketan antara lain mampu meningkatkan nilai kalor per unit volume,

mempunyai kualitas dan ukuran yang seragam, mudah dalam pembuatan dan

pengemasan. Pembriketan dengan metode cetak panas bertujuan untuk

mendeformasi lignin dan hemiselullosa pada bahan baku yang berfungsi sebagai

perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari biomassa dapat diaktifkan dengan

cara menaikkan temperatur (Saputro dan Widayat, 2016: 22-23). Menurut Naim et

al (2013: 9) temperatur yang baik untuk digunakan dalam pembriketan dengan

Page 14: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

2

metode cetak panas adalah 120 ℃, karena pada suhu ini lignin dapat mengikat

partikel briket dengan baik dan mempunyai kestabilan yang baik. Karakteristik

briket cetak panas juga dipengaruhi oleh tekanan kompaksi dan temperatur cetakan.

Saputro, (2012: 26), membuat briket kayu sengon dengan variasi tekanan kompaksi

200 kg/cm2, 300 kg/cm2, dan 400 kg/cm2, semakin tinggi tekanan kompaksi maka

densitas energi yang dihasilkan akan semakin besar.

Briket yang baik adalah briket yang memenuhi standar mutu agar dapat

digunakan sesuai keperluannya. Berikut standar kualitas briket dapat dilihat pada

Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Standar Kualitas Briket

Sifat briket Jepang Amerika Inggris Indonesia

Kadar air (%) 6-8 6,2 3,6 8

Kadar abu (%) 3-6 8,3 5,9 8

Kadar zat menguap (%) 15-30 19-28 16,4 15

Kadar karbon terikat

(%) 60-80 60 75,3

77

Densitas (g/cm3) 1,0-1,2 1 0,46 -

Keteguhan tekan

(kg/cm3) 60-65 62 12,7

-

Nilai kalor (kal/g) 6000-

7000 6230 7289

5000

(Sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan, 1994 dalam Triono, 2006: 11)

Kayu jati (Tectona Grandis) memiliki kandungan selulosa (40-50%) dan

hemiselulosa (20-30%). Serta memiliki nilai kalor yang relatif besar rata-rata

5786,37 kal/g (Yudanto, 2010: 1). Untuk meningkatkan kualitas briket, maka

limbah kayu jati dicampur dengan bahan yang mampu meningkatkan kualitasnya.

Bahan yang digunakan untuk campuran limbah kayu jati adalah minyak jelantah.

Minyak jelantah dijadikan sebagai bahan campuran karena memiliki titik nyala

pada suhu 240 ⁰ C – 300 ⁰ C dan nilai kalor sebesar 9197.29 kal/gram. Rendahnya

Page 15: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

3

titik nyala tersebut mempermudah bahan bakar padat untuk terbakar (Chandra,

2018: 5).

Septhiani dan Septiani, (2015: 91-96) dalam penelitiannya tentang

peningkatan mutu briket dari sampah organik dengan penambahan minyak jelantah

dan plastik high density polyethylene (HDPE). Hasil penelitian menunjukan terjadi

peningkatan mutu biobriket setelah penambahan HDPE dan minyak jelantah.

Analisis nilai kadar air biobriket terlihat terjadi penurunan dari 13,99% menjadi

13,88% untuk biobriket HDPE dan 9,39% untuk biobriket minyak jelantah (MJ).

Kadar abu juga mengalami penurunan dari 25% menjadi 23% untuk biobriket

HDPE dan 20% untuk biobriket MJ. Nilai kalor biobriket 4703,27 kal/g, biobriket

HDPE meningkat menjadi 5009,16 kal/g dan biobriket MJ 6245,66 kal/g.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah, didapatkan identifikasi masalah sebagai

berikut:

1. Kebutuhan energi semakin meningkat namun persedian minyak bumi

semakin terbatas dan tidak dapat diperbarui

2. Pemanfaatan limbah serbuk kayu jati dan minyak jelantah menjadi produk

bahan bakar alternatif padat atau briket.

3. Pembriketan dengan cetak panas dipengaruhi oleh bahan baku, temperatur

cetakan, dan tekanan kompaksi.

4. Pemanfaatan limbah minyak jelantah sebagai bahan campuran pembuatan

briket dapat meningkatkan kualitas briket sesuai standar yang ada.

Page 16: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

4

1.3 Batasan Masalah

Permasalahan dibatasi agar memudahkan pada saat penelitian, adapun

batasan masalah sebagai berikut:

1. Bahan baku pembuatan briket, limbah serbuk kayu jati yang diayak dengan

mesh 40 berasal dari industri mebel dan limbah minyak jelantah didapat dari

pedagang kaki lima. Perbandingan campuran 85 : 15 dimana 8,5 gram serbuk

jati : 1,5 gram minyak jelantah.

2. Metode pembriketan yang digunakan dengan metode cetak panas pada

temperatur 120 oC dengan tekan 100, 200, dan 300 kg/cm2 dengan waktu

penekanan selama satu menit.

3. Analisis sifat kimia dengan uji proksimat yaitu kadar karbon, kadar air, kadar

zat terbang, dan kadar abu.

4. Analisis sifat fisik dengan melakukan pengujian densitas.

5. Analisis sifat mekanik dengan melakukan Droptest.

6. Analisis nilai kalor dan uji laju pembakaran.

1.4 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah

1. Bagaimana pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap sifat kimia briket?

2. Bagaimana pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap sifat fisik briket?

Page 17: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

5

3. Bagaimana pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap sifat mekanik briket?

4. Bagaimana pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap nilai kalor dan laju pembakaran briket?

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini untuk:

1. Mengetahui pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap sifat kimia briket.

2. Mengetahui pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap sifat fisik briket.

3. Mengetahui pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap sifat mekanik briket.

4. Mengetahui pengaruh minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati dengan

metode cetak panas terhadap nilai kalor dan laju pembakaran briket.

1.6 Manfaat Penelitian

Berdasarkan uraian di atas, maka manfaat yang diharapkan dalam penelitian

ini adalah sebagai berikut:

1. Diharapkan dapat menjadi referensi dalam hal pembuatan briket bioarang

sebagai bahan bakar alternatif dengan menyajikan data hasil eksperimen

dalam penelitian ini.

Page 18: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

6

2. Berkontribusi dalam penelitian dan pengembangan IPTEK, khususnya

mengenai bahan bakar alternatif yang dapat diperbarui (renewable).

3. Dapat digunakan sebagai sarana pembelajaran lebih lanjut untuk mahasiswa

Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

Page 19: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

7

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Kajian Pustaka

Satmoko, et al. (2013) melakukan penelitian briket limbah kayu sengon

dengan metode cetak panas yang menujukkan bahwa, briket memenuhi standar

pada kadar air, kadar abu, stabilitas, kekuatan, dan densitas. Briket tidak memenuhi

standar pada kadar zat terbang, kadar karbon, dan nilai kalor. Pada penelitiannya,

temperatur cetakan berpengaruh terhadap stabilitas dan kekuatan briket, tapi tidak

berpengaruh terhadap densitas. Hasil terbaik diperoleh pada temperatur cetakan

120°C, karena briket mempunyai kekuatan dan kestabilan yang paling baik.

Saputro dan Widayat (2016) melakukan penelitian tentang pembriketan

dengan bahan baku kayu sengon. Bahan baku didapat dari pengolahan kayu yang

sudah berbentuk limbah gergajian. Bahan baku dihaluskan dan tidak diberi perekat.

Proses pembriketan dilakukan dengan metode cetak panas pada temperatur cetakan

120℃ dan temperatur bahan baku 80℃. Pengujian dilakukan dengan

memvariasikan tekanan pengepresan pada tekanan 200kg/cm2, 300kg/cm2, dan 400

kg/cm2 dengan lama penekanan selama 1 menit. Penelitian ini menemukan tekanan

yang terbaik adalah 400 kg/cm2. Densitas naik seiring naiknya tekanan kompaksi

tetapi tidak berpengaruh terhadap nilai kalor briket. Densitas yang tinggi sangat

baik untuk penyimpanan, perlakuan, dan pemindahan. Densitas menentukan

kualitas briket, densitas yang tinggi menunjukkan kekompakan briket. Briket yang

Page 20: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

8

baik juga mempunyai kandungan energi yang tinggi per satuan volume, sehingga

briket lebih mudah dibakar.

Chandra, (2018) dalam penelitiannya peningkatan nilai kalor briket limbah

padat sawit menggunakan metode oil coating mikropartikel. Dalam penelitian ini,

membuat briket dari cangkang kelapa sawit serta briket campuran dari cangkang

kelapa sawit dan tandan kosong. Bahan baku digiling hingga mencapai ukuran 150

µm kemudian dicampur dengan perekat tapioka kadar 6%. Dilakukan variasi

metode berupa pelapisan permukaan briket dengan menggunakan minyak jelantah

(oil coating). Briket hasil penelitian dengan kualitas terbaik adalah briket campuran

cangkang kelapa sawit dan tandan kosong kelapa sawit (CT) menggunakan metode

oil coating yang memiliki kadar air 6,21%, kadar zat terbang 67,33%, kadar abu

1,91%, kadar karbon terikat 30,75%, kerapatan massa 0,91 g/cm, keteguhan tekan

131,77 kgF/cm2.

2.2 Landasan Teori

Landasan teori mencakup beberapa hal tentang pengertian, karakteristik dan

uji yang dilakukan pada beberapa penelitian yang telah dilakukan antara lain

tentang kayu jati, minyak jelantah, briket, cetak panas, kompaksi, ukuran partikel,

sifat kimia, sifat fisik, sifat mekanik dan karakteristik pembakaran briket.

2.1.1 Bahan Bakar Padat atau Biomassa

Bahan – bahan yang digunakan dalam proses pembakaran disebut dengan

bahan bakar, Ditinjau dari asalnya bahan bakar di bedakan menjadi tiga yaitu, bahan

bakar nabati, bahan bakar mineral dan bahan bakar fosil. Ditinjau menurut

Page 21: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

9

bentuknya bahan bakar di bedakan menjadi tiga yaitu: padat, cair, dan gas

(Supraptono, 2004: 22). Menurut Supraptono (2004: 35), persenyawaan secara

kimia dari unsur bahan bakar dengan zat asam yang kemudian menghasilkan panas

disebut dengan pembakaran. Pembakaran dapat berlangsung sempurna maupun

sebaliknya, hal ini tergantung unsur yang terkandung pada bahan bakar dan proses

pembakarannya. Tujuan pembakaran bahan bakar menurut Supraptono (2004: 5),

adalah proses untuk memperoleh energi yang disebut dengan energi panas dimana

energi tersebut dapat dimanfaatkan sebagai energi untuk penerangan, energi

mekanis dan sebagainya. Sisa – sisa hasil pembakaran dalam bahan bakar harus

diperhatikan karena sisa dari hasil pembakaran yang kurang sempurna dalam bahan

bakar dapat berpengaruh negative terhadap lingkungan. Bahan bakar terdiri dari

hydrogen dan karbon, baik bahan bakar tersebut berbentuk padat (arang, batubara),

cair (minyak tanah, premium), dan gas. Bahan bakar berbentuk padat adalah bahan

sisa endapan tanaman dari zaman geologi yang silam dan komponen penyusunnya

dapat terbakar misalnya karbon, hydrogen, dan sulfur. Namun komponen penyusun

yang tidak dapat terbakar dalam bahan bakar padat berupa nitrogen, air, dan abu

(Supraptono, 2004: 36).

Biomassa adalah salah satu bahan bakar padat terbarukan yang mempunyai

potensi besar di Indonesia selain batubara. Biomassa adalah istilah untuk semua

jenis material organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis seperti daun, ranting,

rumput, limbah pertanian, dan kehutanan. Sampah biomassa dapat digunakan

sebagai bahan bakar alternative dengan berbagai macam proses (Naim et al, 2013:

2). Menurut Kurniawan (2012: 2), biomassa merupakan energi yang dapat

Page 22: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

10

diperbarui namun biomassa memiliki kekurangan yaitu tidak mudah terbakar

karena sifat fisiknya yang buruk, seperti kerapatan energi yang rendah. Biomassa

secara garis besar menurut Arni et al (2014: 91) adalah susunan dari selulosa dan

lignin, untuk komposisi biomassa bebas abu dan bebas air dan terdiri dari 53%

massa karbon, 6% hydrogen, dan 42% oksigen, serta sedikit nitrogen, fosfor, dan

belerang yang kurang dari 1%.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran bahan padat menurut Sudiro

dan Suroto (2014: 5), antara lain sebagai berikut:

1. Ukuran partikel.

2. Kecepatan aliran udara.

3. Jenis bahan bakar.

4. Temperatur udara pembakaran.

Pembakaran arang ditentukan oleh beberapa parameter menurut Sudiro dan

Suroto (2014: 5), antara lain:

1. Rasio luas permukaan partikel persatuan massa bahan bakar.

2. Luas permukaan area kontak dengan oksigen.

3. Temperatur

4. Kemampuan oksigen melakukan penetrasi ke dalam pori-pori bahan

bakar.

5. Konsentrasi oksigen pada lingkungan partikel bahan bakar.

Secara umum fase pembakaran bahan bakar padat atau biomasssa dapat

dilihat pada Gambar 2.1.

Page 23: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

11

Gambar 2.1 Grafik Thermo Gravimetric Analysis

(Shinde dan Singarvelu, 2014: 152)

Proses pembakaran bahan bakar padat akan terjadi pengurangan massa pada

bahan. Proses ini terjadi karena keluarnya zat-zat yang terkandung dalam bahan

bakar padat seperti: kadar air dalam proses pengeringan, kadar zat terbang dalam

devolatilisasi, dan gas dalam proses pembakaran. Gambar 2.1 menunjukkan bahwa

seiring bertambahnya temperatur pembakaran, maka akan terjadi penurunan massa.

2.2.2 Briket

Menurut Arni et al (2014: 93) briket adalah arang atau bioamassa yang diolah

dengan sistem pengepresan dan menggunakan bahan perekat, sehingga berbentuk

briket yang dapat digunakan sehari-hari. Menurut Saputro dan Widayat (2016: 22)

pembriketan adalah pembentukan biomassa menjadi briket dengan cara dikompaksi

dengan tujuan untuk meningkatkan sifat bahan baku. Bahan bakar padat ini

merupakan bahan bakar alternatif atau pengganti bahan bakar minyak yang paling

murah dan dimungkinkan untuk dikembangkan secara masal dalam waktu yang

relatif singkat mengingat teknologi dan peralatan yang digunakan sederhana.

Briket yang baik adalah briket yang memenuhi standar mutu agar dapat

digunakan sesuai keperluannya. Berikut standar kualitas briket dapat dilihat pada

Tabel 2.1.

Page 24: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

12

Tabel 2.1 Standar Kualitas Briket

Sifat briket Jepang Amerika Inggris Indonesia

Kadar air (%) 6-8 6,2 3,6 8

Kadar abu (%) 3-6 8,3 5,9 8

Kadar zat menguap (%) 15-30 19-28 16,4 15

Kadar karbon terikat (%) 60-80 60 75,3 77

Densitas (g/cm3) 1,0-1,2 1 0,46 -

Keteguhan tekan (kg/cm3) 60-65 62 12,7 -

Nilai kalor (kal/g) 6000-

7000 6230 7289 5000

(Sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan, 1994 dalam Triono, 2006: 11)

Teknik pembriketan yang biasa digunakan adalah balling, briquetting, dan

pelleting. Proses pembuatan biobriket yang utama meliputi pemilihan material

biomassa, penggilingan, dan pembriketan.

Semua jenis limbah biomassa dapat dibriket atau dibuat dalam bentuk briket.

Patabang (2012: 286) menuturkan bahwa bahan yang dapat digunakan sebagai

bahan baku briket dapat berasal dari:

1. Limbah pengolahan kayu seperti logging, residues, bark, saw dusk,

shavinos, waste timber.

2. Limbah pertanian seperti jerami, sekam, ampas tebu, daun kering.

3. Limbah bahan berserat seperti serat kapas, goni, sabut kelapa.

4. Limbah pengolahan pangan seperti kulit kacang-kacangan, biji-bijian, kulit-

kulitan.

5. Sellulosa seperti, limbah kertas, karton.

2.2.3 Kayu Jati

Kayu jati (Tectona Grandis) memiliki kandungan selulosa (40-50%) dan

hemiselulosa (20-30%). Serta memiliki nilai kalor yang relatif besar rata-rata

5786,37 kal/g (Yudanto, 2010: 1). Jati (Tectona grandis L.f.) merupakan tanaman

Page 25: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

13

yang termasuk dalam famili Verbenaceae dan dikenal sebagai penghasil kayu

komersial dengan kualitas terbaik di dunia. Jati menyebar secara alami di negara-

negara India, Myanmar, Kamboja, Thailand, Malaysia dan Indonesia. Di

Indonesia, jati terutama dijumpai di beberapa wilayah seperti Jawa, Muna, Buton,

Maluku, dan Nusa Tenggara dalam bentuk hutan rakyat maupun hutan tanaman

skala besar. Jati kemudian dikembangkan di Amerika Latin seperti Kostarika,

Argentina, Brazil, dan beberapa negara Afrika (Efendi, 2011: 181).

Lignin merupakan salah satu penyusun utama dalam serat yang terdiri dari

polimer kompleks yang dibentuk dari unit hydrophenyl propena dan phenol dengan

kadar 20-30%. Lignin adalah senyawa yang tidak memiliki bentuk pada tanaman

kayu, dimana strukturnya sangat komplek dan pada lingkungan asam lignin

mempunyai sifat dapat terkondensasi pada suhu 160 oC. Ikatan yang terjadi antara

lignin dan sellulosa dapat berupa ester atau eter dan di mungkinkan pula berupa

ikatan glikoksida (Billah, 2009: 7).

2.2.4 Minyak Jelantah

Minyak goreng atau minyak jelantah adalah minyak yang berasal dari lemak

tumbuhan atau hewan yang dimurnikan dan berbentuk cair dalam suhu kamar dan

biasanya digunakan untuk menggoreng bahan makanan. Minyak goreng yang telah

dipakai untuk memasak sudah dapat dikatakan sebagai minyak jelantah.

Penggorengan pada suhu tinggi dan pemakaian berulang akan merusak ikatan

rangkap pada asam lemak. Perubahan fisik yang terjadi selama pemanasan

menyebabkan perubahan indeks bias, viskositas, warna dan penurunan titik bakar.

Keadaan tersebut menyebabkan penerimaan panas oleh minyak menjadi lebih cepat

Page 26: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

14

sehingga waktu yang dibutuhkan saat minyak mulai dipanaskan hingga mencapai

titik bakar menjadi lebih cepat pada frekuensi menggoreng berikutnya. Minyak

jelantah memiliki karakteristik titik nyala pada suhu 240 ⁰ C – 300 ⁰ C dan nilai

kalor sebesar 9197.29 kal/gram. Rendahnya titik nyala tersebut mempermudah

bahan bakar padat untuk terbakar (Chandra, 2018: 5).

2.2.5 Metode Cetak Panas

Briket merupakan perubahan bentuk material dari berupa serbuk atau bubuk

menjadi material yang lebih besar sehingga mudah dalam penggunaanya. Proses

perubahan ukuran material tersebut dilakukan dengan penggumpalan disertai

penekanan dengan penambahan atau tanpa penambahan zat pengikat (Suganal,

2008: 18). Salah satu cara pembuatan briket yaitu dengan metode cetak panas.

Briket cetak panas (hot press) tidak memerlukan tambahan zat perekat karena

cetakan pembuat briket sudah dipanaskan pada temperatur tertentu sehingga dapat

melelehkan lignin yang dapat menjadi zat perekat. Perekat termoplastik adalah

polimer padat yang mencair ketika dipanaskan, begitu juga lignin dapat meleleh

ketika dipanaskan kemudian mengeras apabila didinginkan (Anas, 2018: 8).

2.2.6 Kompaksi

Kompaksi adalah suatu cara penekanan dengan menggunakan pompa untuk

mengkompakkan partikel serbuk penyusun briket, dengan cara penekanan pada alat

cetak briket yang bertujuan meningkatkan kualitas briket. Kompaksi merupakan

metode konversi energi sederhana yang digunakan dalam pembriketan, sehingga

dapat menghasilkan tingkat kepadatan briket yang bervariasi. Tekanan kompaksi

yang dipakai pada penelitian ini sebesar 100, 200, dan 300 kg/cm². Pembriketan

Page 27: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

15

bertujuan untuk membentuk serbuk gergaji kayu jati menjadi briket dengan cetakan

briket berbentuk silinder dengan diameter 25 mm dan tinggi 65 mm. Proses

pemadatan bahan baku dapat menggunakan alat hidraulic press. Beban penekanan

yang besar mengakibatkan tingkat densitas serbuk dari briket tekanan semakin

besar mengakibatkan kekuatan mekanik semakin kuat, namun pada kondisi tertentu

penambahan penekanan akan merusak struktur bahan dasar yang mengakibatkan

nilai kekuatan mekanik menjadi turun dan mengakibatkan briket menjadi rapuh

(Subroto et al, 2007: 78-79).

2.2.7 Sifat Kimia

Uji proksimat adalah suatu metode analisis kimia untuk mengidentifikasi

kandungan pada suatu bahan. Uji proksimat pada briket digunakan untuk

mengetahui kadar air, kadar zat terbang, kadar karbon terikat, kadar abu.

Kadar air briket adalah perbandingan berat air yang terkandung dalam briket

dengan berat kering briket tersebut setelah diovenkan. Kadar air merupakan

sejumlah air yang terkandung dalam suatu benda. Pengujian ini menggunakan alat

seperti oven, cawan kedap udara, timbangan, dan desikator. Kadar air dalam

pembuatan briket berpengaruh pada nilai kalor yang dihasilkan (Saputro dan

Widayat, 2016: 25-26).

Karbon terikat (fixed carbon) merupakan komponen yang bila terbakar akan

membentuk gas. Kadar karbon terikat yaitu kandungan karbon tetap yang terdapat

pada briket yang berupa arang (char). Tingginya kadar karbon tergantung pada

kandungan selulosa dalam kayu. Kadar karbon terikat dalam briket dipengaruhi

oleh kandungan selulosa pada kayu. Kandungan selulosa yang semakin besar maka

Page 28: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

16

kandungan karbon terikat akan semakin tinggi, karena karbon adalah komponen

penyusun selulosa. Tingginya nilai kalor juga disebabkan oleh besarnya kandungan

karbon terikat pada bahan baku.

Kadar zat terbang (Volatile matter) terdiri dari gas-gas yang mudah terbakar

seperti hidrogen, karbon monoksida (CO), dan metana (CH4), tetapi kadang-kadang

terdapat juga gas-gas yang tidak terbakar seperti CO2 dan H2O. Zat terbang

berpengaruh terhadap pembakaran briket, kesempurnaan pembakaran, dan

intensitas api.

Kadar abu didalamnya, abu adalah bahan yang tersisa apabila kayu

dipanaskan hingga berat konstan, abu tersusun atas bahan mineral seperti lempung,

silika, kalsium, serta magnesium oksida, dan lain-lain yang merupakan bahan yang

tidak dapat terbakar. Abu memiliki unsur utama yang terkandung didalamnya yaitu

silika. Silika berpengaruh kurang baik terhadap nilai kalor yang dihasilkan (Saputro

dan Widayat, 2016: 25).

2.2.8 Sifat Fisik

Sifat fisik adalah perubahan yang dialami suatu benda tanpa membentuk zat

baru. Sifat fisik merupakan aspek dari suatu objek atau zat yang dapat diukur atau

dipersepsikan tanpa mengubah identitasnya. Sifat fisik pada briket ini adalah nilai

kalor dan densitas.

Nilai kalor bahan bakar adalah suatu gram bahan bakar yang menghasilkan

jumlah panas dengan meningkatkan temperatur 1 gr air dari 3,5°C – 4,5°C dengan

satuan kalori. Dengan kata lain nilai kalor adalah besarnya panas yang dihasilkan

dari pembakaran pada bahan bakar (Koesoemadinata, 1980 dalam Pabisa, 2013: 9).

Page 29: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

17

Pengujian nilai kalor adalah pengujian untuk mengetahui nilai kalor dari briket.

Pengujian nilai kalor menggunakan alat Oksygen Bomb Calorimeter langkah

pengujian nilai kalor adalah menimbang sampel sebanyak satu gram, kemudian

ditempatkan di cawan platina. Memotong kawat nikelin 10 cm, dipasang pada kutub

positif dan negatif pada cawan. Tahap kedua adalah memasukan perlahan sampel

ke dalam reaktor dan ditutup dengan rapat (jangan sampai kawat nikelin lepas dari

kabel). Mengisi reaktor dengan gas oksigen dengan tekanan 35 Atm lalu menutup

kran pembuka gas. Tahap ketiga adalah mengisi bejana pemanas dengan air 2000

gram, memasukan reaktor ke dalam bejana pemanas dan menghubungkan reaktor

dengan penutup positif dan negatif pada arus. Menutup alat, serta memasang

thermometer khusus bom kalorimeter dengan benar dan menghidupkan pengaduk

sehingga suhu dalam bejana konstan (pucket dan bucket sama). Tahap terakhir

menekan tombol pembakar, dan mengamati perubahan suhu pembakaran dan

kenaikan suhunya sampai memperoleh suhu konstan (Salim, 2016: 57-58).

Nilai densitas naik seiring dengan naiknya kompaksi, semakin besar tekanan

kompaksi akan mengakibatkan partikel terdesak masuk untuk mengisi rongga-

rongga yang kosong, sehingga prositas pada briket akan semakin berkurang.

Densitas briket sangat dipengaruhi oleh kompaksi namun tidak mempengaruhi nilai

kalor briket, karena nilai kalor bahan baku dipengaruhi oleh kandungan kadar

carbon, kadar abu, dan volatile (Saputro dan Widayat, 2016: 26). Menurut hasil

penelitian Pabisa (2013: 26), Nilai densitas briket semakin besar maka panas yang

dihasilkan briket per gramnya akan semakin tinggi, begitu juga dengan kadar

karbon semakin tinggi dengan kenaikkan nilai densitasnya. Pada laju pembakaran

Page 30: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

18

semakin tinggi nilai densitas maka semakin lama laju pembakaran yang terjadi.

Pengujian densitas dilakukan dengan menimbang berat briket, kemudian ukur

tinggi dan diameter briket lalu dikalikan hasilnya (Gandhi, 2010: 3).

2.2.9 Sifat Mekanik

Sifat mekanik merupakan kemampuan suatu material untuk membawa atau

menahan gaya atau tegangan. Sifat mekanik pada briket yaitu kekuatan briket yang

dapat ditentukan dengan droptest. Droptest bertujuan untuk mengetahui seberapa

besar ketahanan briket saat terkena gaya dari benda keras lainnya, sehingga berguna

pada saat proses pengemasan, pendistribusian, dan penyimpanan (Naim et al, 2013:

7). Secara teknis faktor yang mempengaruhi terlepasnya partikel briket pada waktu

pengujian droptest adalah posisi briket pada saat mendarat dilantai, dimana pada

saat pendaratan pertama kali berbenturan dengan lantai bagian yang terkena adalah

bagian rapuh maka dimungkinkan partikel briket yang terlepas akan lebih banyak

dibandingkan dengan yang pertama menyentuh lantai adalah bagian tengah

(Satmoko et al, 2013: 7).

Briket ditimbang dengan menggunakan timbangan digital untuk mengetahui

berapa berat awalnya, lalu briket dijatuhkan dari ketinggian 1,8 meter dan

landasannya harus datar. Setelah dijatuhkan pasti aka nada partikel yang terlepas,

kemudian briket ditimbang ulang untuk mengetahui partikel yang hilang (Delima,

2013: 14-15). Gambar 2.2 menunjukan skema pengujian droptest.

Page 31: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

19

Gambar 2.2 Pengujian Kekuatan

(Sumber: Delima, 2013: 27)

2.2.10 Laju Pembakaran

Pembakaran bahan bakar padat terdiri dari beberapa tahap, yaitu tahap

pengeringan, tahap devolatilisasi, dan tahap pembakaran arang. Selama proses

devolatisasi, kandungan volatil akan keluar dalam bentuk gas seperti: CO, CO2,

CH4 dan H2 (Jamilatun, 2008: 38). Proses pengeringan dapat menghilangkan kadar

air, kadar zat terbang, dan pembakaran arang yang merupakan bagian dari reaksi

antara karbon dan oksigen, laju pembakaran arang tergantung dari laju antara

karbon dan oksigen pada permukaan dan laju defuse oksigen pada lapis batas dan

bagian dari arang. Reaksi pertama membentuk CO dan diluar partikel CO2. Laju

reaksi global dirumuskan dalam istilah laju reaksi massa arang per satuan luas

permukaan luar dan per satuan konsentrasi oksigen di luar lapis batas partikel,

sehingga reaksi global bisa dituliskan sebagai berikut:

C + 1

2𝑂2 → CO ...................................................................................... (2.1)

dimana permukaan karbon juga bereaksi dengan karbondioksida dan uap air

dengan reaksi reduksi sebagai berikut:

Page 32: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

20

C + CO2 → 2CO ...................................................................................... (2.2)

C + H2O → CO + H2 .............................................................................. (2.3)

Reaksi reduksi (2.7) dan (2.8) secara umum lebih lambat daripada reaksi

oksidasi (2.6), dan untuk pembakaran biasanya hanya reaksi (2.6) yang

diperhitungkan. Selama proses karbonasi, gas-gas yang bisa terbakar seperti CO,

CH4, H2, dan gas – gas yang tidak dapat terbakar seperti CO2 dan H2O (Borman dan

Ragland, 1998 dalam Surono, 2010: 14).

Gambar 2.3. menunjukan tahapan yang dibutuhkan dalam proses

pembakaran bahan bakar padat.

Gambar 2.3 Tahapan proses pembakaran

(Sudiro dan Suroto, 2014)

Tahap pertama yang terjadi adalah pengeringan, dimana ketika sebuah

partikel dipanaskan dengan dikenai temperatur tinggi atau radiasi api, air dalam

bentuk moisture di permukaan bahan bakar akan menguap, sedangkan yang berada

di dalam akan mengalir keluar melalui pori-pori partikel dan menguap. Moisture

dalam bahan bakar padat terdapat dalam dua bentuk, yaitu sebagai air bebas (free

water) yang mengisi rongga pori-pori di dalam bahan bakar dan sebagai air terikat

Page 33: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

21

(bound water) yang terserap di permukaan ruang dalam struktur bahan bakar.

Waktu pengeringan adalah waktu yang diperlukan untuk memanaskan partikel

sampai ke titik penguapan dan melepaskan air tersebut. Kesetimbangan energi pada

partikel kecil menyatakan bahwa laju perubahan energi dalam partikel sama dengan

laju kalor untuk menguapkan air ditambah laju perpindahan kalor ke partikel

melalui konveksi dan radiasi (Borman dan Ragland, 1998 dalam Risna, 2016: 23).

Proses pengeringan akan dilanjutkan dengan proses devolatilasi atau tahap ke

dua. Devolatilisasi yaitu proses bahan bakar mulai mengalami dekomposisi setelah

terjadi pengeringan. Setelah pengeringan, bahan bakar mulai mengalami

dekomposisi, yaitu pecahnya ikatan kimia secara termal dan zat yang mudah

menguap akan keluar dari partikel. Borman dan Ragland, (1998) dalam Kurniawan

(2012:2), menyatakan laju devolatilisasi bahan bakar padat ditunjukkan dengan

pendekatan persamaan reaksi orde pertama dengan konstanta laju Arrhenius:

𝑑𝑚𝑣

𝑑𝑡 = −𝑚𝑣𝑘𝑝𝑦𝑟 ........................................................................................ (2.4)

Dimana:

𝑘𝑝𝑦𝑟 = −𝑘𝑜,𝑝𝑦𝑟 𝑒(−

𝐸𝑝𝑦𝑟

𝑅𝑇𝑃) ............................................................................. (2.5)

𝑚𝑣 = 𝑚𝑝 − 𝑚𝑐 − 𝑚𝑎 ............................................................................... (2.6)

dengan E = energi aktivasi, Ȓ = konstanta gas universal, 𝑇𝑃 = temperatur partikel

briket, pyr adalah pirolisis, 𝑚𝑣 = massa volatile matter, 𝑚𝑝 = massa partikel bahan

bakar, 𝑚𝑐 = massa char, dan 𝑚𝑎 = massa abu.

Proses pengeringan dan pirolisis menyisahkan arang dan sedikit abu, serta

partikel bahan bakar mengalami tahapan oksidasi arang yang memerlukan 70-80%

dari total waktu pembakaran (Mujiono, 2009 dalam Risna, 2016: 23).

Page 34: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

22

Proses pembakaran denga model matematis dalam sebuah tungku

pembakaran. Pembakaran berlangsung secara cepat, sementara proses perpindahan

panas yang terjadi meliputi proses perpindahan panas secara konduksi dan

konveksi. Perpindahan panas konduksi dari dinding ke permukaan bahan bakar

sedangkan konveksi dari udara ke bahan bakar.

Page 35: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Pengaruh penambahan 15% minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati

dapat menurunkan kadar air, kadar abu, dan kadar zat terbang dan

sebalikmya untuk kadar carbon dapat meningkat.

2. Pengaruh penambahan 15% minyak jelantah pada briket serbuk kayu jati

dapat meningkatkan nilai kalor dan semakin besar tekanan kompaksi yang

diberikan juga dapat meningkatkan nilai densitasnya.

3. Pengaruh penambahan minyak jelantah 15% dan peningkatan kompaksi

yang diberikan pada briket serbuk kayu jati mampu menaikan kualitas briket

terhadap sifat mekaniknya.

4. Pengaruh penambahan campuran 15% minyak jelantah dengan variasi

tekanan kompaksi mempengaruhi hasil dari laju pembakaran briket yang

semakin lama.

5.2 Saran

1. Kajian lebih lanjut supaya kadar zat terbang dan kadar carbon sesuai dengan

standar nasional Indonesia.

2. Melakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi temperatur cetak panas,

dan komposisi minyak jelantah.

Page 36: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

52

DAFTAR PUSTAKA

Arni, H. M. D. Labania, A. Nismayanti. 2014. Studi Uji Karakteristik Fisik Briket

Bioarang sebagai Sumber Energi Alternatif. Online Jurnal of Natural Science

3(1): 89-98.

Billah, Mustasim. 2009. Bahan Bakar Alternatif Padat (BBAP) Serbuk Gergaji

Kayu. Surabaya. UPN Press.

Chandra, F. 2018. Peningkatan Nilai Kalor Briket Limbah Padat Sawit

Menggunakan Metode Oil Coating Mikropartikel. Skripsi. Institut Pertanian

Bogor. Bogor.

Delima, R. E. 2013. Pengaruh Variasi Temperatur Cetakan Terhadap Karakteristik

Briket Kayu Sengon Pada Tekanan Kompaksi 7000 Psig. Skripsi. Universitas

Negeri Semarang. Semarang.

Efendi. 2011. Respons Pertumbuhan Stump Jati (Tectono Grandis L.f.) Terhadap

Dosis dan Waktu Aplikasi Pupuk Phoska. J.Florate 6: 181-191.

Emerhi, E. A. 2011. Physical and Combustion Properties of Briquettes Produced

From Sawdust of Three Hardwood Species and Different Organic Binders.

Pelagia Research Library: 236-245.

Ismayana, A., dan M. R. Afriyanto. 2011. Pengaruh Jenis dan Kadar Bahan Perekat

pada Pembuatan Briket Blotong sebagai Bahan Bakar Alternatif. Jurnal Tek.

Ind. Pert. 21(3): 186-193.

Naim, D., D. D. Saputro, dan Rusiyanto. 2013. Pengaruh Variasi Temperatur

Cetakan terhadap Karakteristik Briket Kayu Sengon pada Tekanan Kompaksi

5000 PSIG. Journal of Mechanical Engineering Learning 2(1).

Pabisa, J. 2013. Pembuatan Briket Dari Limbah Sortiran Biji Kakao (Theobroma

cacao). Skripsi. Universitas Hasanuddin. Makassar.

Patabang, D. 2012. Karakteristik Termal Briket Arang Sekam Padi dengan Variasi

Bahan Perekat. Jurnal Mekanikal 3(2): 286-292.

Page 37: TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK ...lib.unnes.ac.id/35498/1/5212412056_Optimized.pdfKARAKTERISTIK BRIKET Skripsi ... perekat alami. Perekat alami yang terdapat dari

53

Salim, R. 2016. Karakteristik dan Mutu Arang Kayu Jati (Tectona grandis) dengan

Sistem Pengarangan Campuran pada Metode Tungku Drum. Jurnal Riset

Industri Hasil Hutan 8(2): 53-64.

Saputro, D. D., W. Widayat, Rusiyanto, H. Saptoadi, dan Fauzun. 2012.

Karakterisasi Briket dari Limbah Pengolahan Kayu Sengon dengan Metode

Cetak Panas. Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi

(SNAST) Periode III. Yogyakarta. 394-400.

Saputro, D. D., dan W. Widayat. 2016. Karakterisasi Limbah Pengolahan Kayu

Sengon Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Jurnal Sains dan Teknologi 14(1):

21-29.

Satmoko, M. E. A., D. D. Saputro., dan A. Budiyono. 2013. Karakterisasi Briket

dari Limbah Pengolahan Kayu Sengon dengan Metode Cetak Panas. Journal

of Mechanical Engineering Learning 2 (1): 1-8.

Septhiani, S., dan E. Septiani. 2015. Peningkatan Mutu briket dari sampah organik

dengan penambahan minyak jelantah dan plastic high density polyethylene

(HDPE). Jurnal penelitian dan pengembangan ilmu kimia 1(2): 91-96.

Shinde, V.B., dan M. Singarvelu. 2014. Thermo Gravimetric Analysis of Biomass

Stalks for Briquetting. Journal of Environmental Research And Development

9(1): 151-160.

Supraptono. 2004. Bahan Bakar Dan Pelumas. Buku ajar. Jurusan Teknik Mesin

UNNES. Semarang.

Triono, A. 2006. Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu

Afrika (Maesopsis eminii Engl) dan Sengon (Paraserianthes falcataria L.

Nielsen) dengan Penambahan Tempurung Kelapa (Cocos nucifera L). Skripsi.

Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Yudanto, A., dan K. Kusumaningrum. 2009. Pembuatan Briket Bioarang Dari

Arang Serbuk Gergaji Kayu Jati. 1-5.