ANALISIS SIFAT FISIK DAN KIMIA BAHAN BAKAR BRIKET JERAMI

PADI SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh:

ANA TRI PRASETYO

D 200 140 003

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

,s.dutr'I I'IS'olu8lllil\

Emqurrqurs4

uesoo

:qsp 1[np {nrun Infnps[p uup usryuedp qEeI

mtimzEffi

:qelo

HYIRITI ISY'TITflNd

.{IIYNUflITY ICUflNfl UtrflI,{NS tVCYflf,S IOY{ rR[YUflfTDTIUfl UY)TYfl TfiTHYfl YIn[DT NYO XISIf, IY.ilS SISITYNY

NYOfIlIflSUgd NVITYIYE

,: il :l

flh.n

'us{eC

(1[nEue4 ut,rreg I ap88uy)

';trft tS'o1ur,$qps upry .g

(1fn8ue4 rrurreq I Bfoff uy)

'Iru 615 (ouo;ru4 ButBd.Z

[[n8ue6 uri$eq unpy)

'r5'Errfl?tl .;g .opqft1tr .1

:g[n8ua6 uuiaeg

1elu,(s 1qrtrerueu qBlel urtlulu,tulp urpgI0Z snt$nEy g lumnf IrBq BpBd

cUBrIBrnS qu,{pruuuqnl^i srllsJe^lun{Iu{el sBtln{Bf,

;[nEue6 uB,rle( uedep Ip uu{uuqqredlp TIBIoI

f00 0?I 002 (I

OAIf,SVUd IUI YNV

nf,To

.{IIYNUflITY ICUflNtr Uf,flI{rrs IYCYUf,S IOYd IIAN/UflfIDTIUfl UYXYg I{YIIYfl YINMT NYO XISI.{ IYf,IS SISITV}SY

(""""""""""'.'.)

NYHYS fl ENf, d NY}riY,TrrE

€00 0?r 002(Iffi

wsllnuad

gl0z snNn8v ?|Ju{ams

'efmpuedas uopemeElun8tuqrsd r.,(rs u- u:pul 'szts rp &(us ueuledtued urutep rruruueel€ppe{ €pts 1p1nqret {Ee{ upqedy

us{$qes,o u"p rln,t$su rrrsl'p nc?lp s{qrel ar,ces Ipoca{ .orrr rm

s{qrp qsured Eue[ pdspued nup ufrer1pdupre11ep4 uEnf u,{us uenqqeguedfuCnup fEull usrun8red nlnns Ip uueuufreseq releE qeloraduew {n$n uuqntup qwndftltedlg:t t'odzprel rypp lul I{?Iu{l Is?{llqnd ruqsp ur,rtl"q urqupdueru edes ro, ueao

NYYIYANUf,d

1

ANALISIS SIFAT FISIK DAN KIMIA BAHAN BAKAR BRIKET JERAMI PADI SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Abstrak

Penelitian ini bermaksud untuk mengetahui kandungan briket jerami dengan variasi

bahan pengikat ketika dilakukan pengujian proximate, mengetahui rapat massa dan Berat

Jenis, dan mengetahui nilai kalor yang terkandung dalam briket. Bahan utama dalam

penelitian ini adalah jerami dengan ukuran mesh 20. Bahan pengikat yang digunakan

adalah tar tempurung kelapa, kanji, dan oli. Berat briket dengan campuran bahan pengikat

adalah 120 gram. Pencetakan briket menggunakan tekanan sebesar 100 kg/cm2 .

Perbandingan jemari dengan bahan pengikat dalam penelitian ini 1:1. Dalam pengujian

briket jerami yang dilakukan meliputi pengujian kadar abu yang mengikuti standar

ASTM D-3174, kadar air dengan standar ASTM D-3175, volatile matter dengan standar

ASTM D-3175, fixed carbon dengan standar ASTM D-3172, spesific gravity standar

ASTM D-2395, rapat massa, dan nilai kalor dengan menggunakan standar ASTM D-

2015. Bahan pengikat oli mendominasi nilai tertinggi dalam beberapa pengujian

diantaranya nilai kadar abu 18,45%, volatile matter 72,77%, kadar air 7,82%, spesific

gravity 0,74, rapat massa 0,62 gr/cm3 ,dan nilai kalor 6361,543 kal/gram. Namun dalam

pengujian karbon terikat nilai tertinggi didapatkan 18,39% pada bahan pengikat tar.

Kata Kunci : Briket, Jerami, Analisis Proximate, Spesific Gravity, Rapat Massa, Nilai

Kalor

Abstract

The aim of this research are to study the content of briquettes of straw with variation of

binder when tested proximate, to know mass density and specific gravity, and to know

the calorific value contained in briquettes. The main ingredients in this research are straw

with mesh size 20. The binding materials used are coconut shell tar, starch, and oil. The

weight of the briquette with the binder mixture is 120 grams. Bricket printing using

pressure of 100 kg /cm2. Comparison of fingers with binder in this study 1: 1. In testing

of the straw briquettes, it was carried out that included ASTM D-3174 as ASTM D-3175,

ASTM D-3175 standard, volatile matter with ASTM D-3175 standard, fixed carbon with

ASTM D-3172 standard specificity standard ASTM D-2395, mass meetings, and heating

value using ASTM D-2015 standards. The oil binder material dominates the highest

values in some test such as ash content of 18.45%, volatile matter 72.77%, water content

7.82%, specificity gravity 0.74, 0.62 gr/cm3 mass density, and value caloric 6361,543

cal/gram. However, in the test the highest bound carbon value obtained 18.39% in tar

binder.

Keywords: Briquette, Straw, Proximate Analysis, Specific Gravity, Mass Meeting, Heat

Value

2

1. PENDAHULUAN

Dewasa ini tingkat pemakaian bahan bakar terutama bahan bakar fosil di Indonesia

semakin meningkat seiring dengan semakin bertambahnya populasi manusia,

meningkatnya laju industri dan teknologi. Hal tersebut menimbulkan kekhawatiran akan

terjadinya krisis bahan bakar, disamping itu tingkat kesadaran manusia akan penggunaan

bahan bakar yang bersih dan ramah lingkungan semakin meningkat. Beberapa jenis

energi yang dapat dimanfaatkan antara lain energi matahari, energi angin, dan energi

biomasa. Berdasarkan data di Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM),

potensi biomasa Indonesia dapat dikonversi menjadi listrik sebesar 49810 MW sementara

yang baru dimanfaatkan sekitar 1618,40 MW atau kurang dari 4% (Indonesia Energy

Outlook, 2015).

Jerami padi merupakan salah satu limbah pertanian yang paling banyak tersedia di

Indonesia. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (2014) dalam Puspa (2014), produksi

padi di Indonesia pada tahun 2014 sebesar 70,83 juta ton gabah kering giling (GKG),

sedangkan produksi jerami padi yang dihasilkan dapat mencapai 50% dari produksi gabah

kering panen atau sekitar 35,46 juta ton. Namun, pemanfaatan jerami padi oleh petani

masih rendah.

Tujuan Penelitian Mengetahui kandungan abu, volatile matter, fixed carbon briket

jerami dilihat dari pengujian proximate kadar air, berat jenis atau spesific gravity, rapat

massa, nilai kalor dari briket jerami.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Pada

penelitian ini menggunakan limbah jerami padi. Bahan ini dipilih sebagai bahan pembuat

briket karena dapat mengurangi limbah jerami padi yang sudah tidak digunakan lagi

hingga tidak mencemari lingkungan. Bahan jerami padi akan dihaluskan dengan proses

crushing dan penyaringan menggunakan ukuran mesh 20. Bahan ini akan dicampur

menggunakan 3 jenis perekat briket yaitu tar tempurung kelapa, kanji, dan oli atau grece.

Briket akan dicetak menggunakan alat pencetak briket hidraulik dengan tekanan 100

kg/cm2 dengan perbandingan mesh jerami dan perekat 1:1.

Adinda mutiara (2015), menguji limbah jerami dengan ukuran 40 mesh dan 80

mesh, dengan campuran perekat kanji 2%, 4%, dan 6% dan tekanan 20 ton. Menghasilkan

kadar arang 0,0084%, kadar abu 6,705%, kadar zat yang menguap 3,330%, kadar karbon

3

terikat 89,960% dengan rapat massa 0,202 g/cm3 , keteguhan tekan 91,561 kg/cm2 , dan

nilai kalor bakar 5041,3 kal/g.

Subroto dan Wijianto (2012), menjelaskan penggunaan tar sebagai perekat briket

kokas lokal, bahan yang digunakan adalah batubara, sekam padi, grajen glugu dan grajen

kayu mahoni. Bahan tersebut kemudian dimasukkan dalam tungku karbonisasi dengan

termperatur 300°C selama 30 menit dengan heating rate 10°C/menit. Asap yang terbentuk

kemudian dikondensasi menjadi cairan. Kemudian cairan tersebut digunakan untuk

membuat briket. Dengan hasil penelitian tar grajen kayu mahoni lebih memiliki

ketahanan tekan dan panjang penekanan yang lebih besar namun memiliki impack yang

rendah.

Wijianto et all (2015), menjelaskan karakteristik briket kokas lokal dengan variasi

jenis perekat, bahan yang digunakan adalah batubara, sekam padi, grajen glugu dan grajen

kayu mahoni. Bahan tersebut kemudian dimasukkan dalam tungku karbonisasi dengan

termperatur 300°C selama 30 menit dengan heating rate 10°C/menit. Asap yang terbentuk

kemudian dikondensasi menjadi cairan. Kemudian cairan tersebut digunakan untuk

membuat briket. Dengan hasil penelitian tar grajen kayu mahoni lebih memiliki

ketahanan tekan dan panjang penekanan yang lebih besar namun memiliki impack yang

rendah. Ponggak Jittabut (2015), melakukan penelitian briket jerami dengan molase

sebagai bahan pengikat. Melalui analisis proximate dan ultimate diperoleh nilai sebagai

berikut fixed karbon adalah 9,06-13,63%, volatile matter 68,14-74,67%, ash 7,84-

12,85%, dan moisture content 4,2-6,2%. Hasil dari analisis ultimate menunjukan bahwa

kandungan C, H, O, N, S, adalah sebagai berikut; 38,6-43,2%, 5,4-6,2%, 34,5-36,4%,

0,27-0,44%, 0,02-0,04%. Heating value berkisar dari 16,3-17,83 MJ/kg. Nilai density

berkisar 0,53-0,58 kg/m3, kekuatan tekan dikisaran 42,4-44,7 kg/cm2 .

Briket termasuk bahan bakar padat yang memiliki tahapan pembakaran,

pengeringan, devolatisasi, pembakaran arang. Faktor yang mempengaruhi pembakaran

bahan bakar padat ialah ukuran partikel, kecepatan aliran udara, jenis bahan bakar dan

temperatur udara pembakaran. Terdapat beberapa hal yang akan mempengaruhi kualitas

briket, yaitu secara fisik dan secara kimia. Secara fisik briket dipengaruhi oleh kuat tekan

briket, lama penyalaan briket, berat jenis sedangkan secara kimia briket akan dipengaruhi

oleh kadar air, kadar abu, kandungan zat menguap, kandungan karbon tertambat, nilai

kalor.

4

2. METODE

Alat dan bahan

1) Alat pencetak briket

2) Neraca

3) Bahan perekat (tar tempurung kelapa, kanji pati, oli atau grece)

4) Jerami padi dengan mesh 20

5) Alat pengayak dengan ukuran mesh 20

6) Stopwatch

7) termometer

8) Furnace untuk melakukan pengujian proximate

9) Bom kalorimeter

10) Air hangat

11) Ember plastik

12) Jangka sorong

5

Diagram Alir Penelitian

Tahap Studi Literatur

Tahap Persiapan

Perancangan dan Pembuatan Alat

Mulai

Meshing Limbah Jerami Dengan Ukuran 20 Mesh

Kanji Pati Tar Tempurung Kelapa Grece

Pencampuran Bahan Pengikat dan Mesh Jerami

Pengujian Proximate, Nilai Kadar Air, Nilai Kalor, Spesific

Gravity dan Rapat Massa

Pencetakan Briket

Selesai

Pengepresan Briket

Pengeringan Briket

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

a) Hasil Pengujian Kadar Abu Briket

Jenis bahan baku briket dan bahan pengikat sangat berpengaruh terhadap tinggi dan

rendahnya kadar abu. Hal tersebut disebabkan karena setiap bahan memiliki unsur kimia

dan jumlah mineral yang berbeda-beda sehingga mengakibatkan kadar abu dalam briket

juga akan berbeda. Nilai kadar abu tertinggi adalah 18,45 % dengan bahan pengikat oli,

6

dan nilai terendah kadar abu adalah 16,98% dengan bahan pengikat kanji. Hasil pengujian

kadar abu dapat dilhat pada gambar 2.

Gambar 2. Diagram Pengujian Kadar Abu Briket Jerami Padi

b) Hasil Pengujian Volatile matter

Pada pengujian volatile matter (kadar zat yang menguap) yang tertinggi didapatkan pada

briket jerami dengan bahan pengikat oli yaitu 72,77% dan yang terendah diperoleh

58,47% pada briket jerami padi dengan pengikat tar. Zat yang menguap dalam briket

terdiri dari unsur, hidrokarbon, metana (CH4), karbon monoksida. Adanya unsur

hidrobarbon akan memudahkan terbakarnya briket. Sehingga semakin tinggi nilai zat

yang menguap maka semakin cepat briket terbakar sehingga laju pembakaran juga akan

semakin cepat. Untuk hasil pengujian kadar zat mudah menguap dapat dilihat pada

gambar 3.

Gambar 3. Diagram Pengujian Volatile Matter Briket Jerami Padi

18,14

18,45

16,98

16,00

16,50

17,00

17,50

18,00

18,50

19,00

Tar Oli Kanji

Kad

ar A

bu (

%)

Persentase Kadar Abu Berbagai Jenis Perekat

58,47

72,77

65,80

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

Tar Oli Kanji

Vo

lati

le M

att

er(%

)

Persentase Volatile Matter Berbagai Jenis Perekat

7

c) Hasil Pengujian Kadar Air Briket

Kadar air tertinggi sebesar 7,82% dengan bahan pengikat oli, sedangkan untuk kadar air

terendah didapatkan pada briket jerami dengan bahan pengikat tar dengan nilai 5,37%.

Kadar air yang tinggi disebabkan bahan baku briket yang memiliki rapat massa rendah

sehingga dapat lebih mudah menyerap air atau udara lembab disekitar. Kemampuan

menyerap air dipengaruhi juga oleh luas permukaan dan pori-pori briket. Pori-pori yang

besar pada briket akan mempercepat briket menyerap udara lembab disektiranya. Kadar

air yang tinggi akan menurunkan nilai kalor dari briket, karena nilai kalor dari briket akan

digunakan untuk menguapkan air yang terkandung didalamnya. Briket yang mengandung

kadar air yang tinggi akan sulit untuk penyalaan awal, mudah ditumbuhi jamur dan mudah

hancur. Untuk lebih jelasnya pengujian kadar air dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Diagram Pengujian Kadar Air Briket Jerami Padi

d) Hasil Pengukuran Karbon Terikat

Berdasakan hasil penelitan karbon terikat tertingi 18,39% dengan bahan pengikat tar,

kemudian yang terendah adalah 0,97% dengan bahan pengikat oli. Dan hasil pengujian

dapat dilihat pada gambar 5.

5,00

7,82

5,37

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

Tar Oli Kanji

Kad

ar A

ir (

%)

Persentase Kadar Air Berbagai Jenis Perekat

8

Gambar 5. Diagram Pengujian Karbon Terikat Briket Jerami Padi

e) Hasil Pengujian Rapat Massa

Nilai rapat massa yang dhasilkan berisar antara 0,4 g/cm3 – 0,7 g/cm3. Nilai Rapat Massa

dipengaruhi berdasarkan besar kecilnya ukuran dan homogenan dalam penyusunan

briket. Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 6 sebagai berikut.

Gambar 6. Diagram Pengujian Rapat Massa Briket Jerami Padi

f) Hasil Pengujian Spesific Gravity

Spesific Gravity merupakan perbandingan relatif antara massa jenis briket jerami dengan

massa jenis air murni. Nilai yang didapatkan dalam pengujian berat jenis adalah berkisar

antara 0,66-0,74. Hasil pengujian nilai spesific gravity dapat dilihat pada gambar 7.

18,39

0,97

11,85

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

Tar Oli Kanji

Kar

bo

n T

erik

at (

%)

Persentase Karbon Terikat Berbagai Jenis Perekat

0,43

0,62

0,48

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

Tar Oli Kanji

Rap

at M

assa

(g/

cm3 )

Nilai Rapat Massa Berbagai Jenis Perekat

9

Gambar 7. Diagram Pengujian Spesific Gravity

g) Hasil Pengujian Nilai Kalor

Nilai kalor akan sangat menentukan kualitas dari briket. Semakin rendah nilai kalor maka

semakin rendah kualitas briket. Dan tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh bahan

penyusun briket. Berdasarkan hasil penelitian nilai kalor yang tertinggi didapatkan oleh

briket dengan bahan pengikat oli dengan nilai adalah 6361,543 Kal/gram dan yang

terendah adalah 3558,34 Kal/gram Hasil pengujian nilai kalor dapat dilihat pada gambar

8 sebagai berikut.

Gambar 8. Diagram Pengujian Niai Kalor Briket Jeram Padi

0,72

0,74

0,66

0,62

0,64

0,66

0,68

0,70

0,72

0,74

0,76

Tar Oli Kanji

Spes

ific

Gra

vity

Nilai Spesific Gravity Berbagai Jenis Perekat

4868,708

6361,543

3558,34

0,000

1000,000

2000,000

3000,000

4000,000

5000,000

6000,000

7000,000

Tar Oli Kanji

Nila

i Kal

or

(Kal

/gra

m)

Nilai Kalor

10

4. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Setelah melakukan pengujian, analisa dan pembahasan pada briket jerami dengan bahan

pengikat tar, kanji dan oli maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1) Pada saat pengujian proximate didapatkan nilai kadar abu yang didapatkan hasil

tertinggi adalah 18,45% dengan bahan pengikat oli dan yang terendah 16,98%

dengan bahan pengikat kanji, selanjutnya pada pengujian kadar zat yang menguap

didapatkan hasil yang tertinggi pada oli dengan nilai 72,77% dan yang terendah

adalah 58,47%, pengujian karbon terikat didapatkan nilai terendah 0,97% pada bahan

perekat oli.

2) Hasil pengujian kadar air didapatkan nilai kadar air tertinggi 7,82% pada bahan

pengikat oli, dan kadar air terendah pada tar dengan nilai 5,37%.

3) Hasil pengujian spesific gravity tertinggi didapatkan 0,74 dengan bahan pengikat oli,

sedangkan nilai rapat massa tertinggi didapatkan 0,62 gr/cm3

4) Nilai kalor terbaik didapatkan pada oli dengan 6361,543 kal/gr

Saran

1) Untuk pembuatan briket dengan bahan baku yang sama dengan penelitian ini

sebaiknya menggunakan tekanan pengepresan yang lebih besar dari 10 kg/cm2

2) Kadar abu yang dihasilkan produk masih tinggi, sehingga perlu dilakukan penelitian

lanjutan untuk mengatasinya

3) Diperlukan penelitian lanjutan mengenai bahan perekat yang akan digunakan

sehingga lebih memudahkan untuk memilih bahan perekat

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2015). Outlook Energi Indonesia 2015. Jakarta Selatan.

Jittabut, Pongsak. (2015). Physical and thermal properties of briquetting fuels from rice

straw and sugarcane leaves by mixing molasses. Nakhon ratchasima rajabhat

University.

Mutiara, Adinda. (2015). Pemanfaatan Limbah Jerami Padi untuk Briket dan Biopelet.

Institut Pertanian Bogor.

Puspa, Dilia. (2014). Pemanfaatan Limbah Ampas dan Tempurung Kelapa Menjadi

Biobriket Dengan Variasi Komposisi Bahan Baku. Politeknik Negeri Sriwijaya

Subroto dan Wijianto. (2012). Study Alternatif Penggunaan Tar Sebagai Perekat Briket

Kokas Lokal. Universitas Muhammadiyah Surakarta

Wijianto. Subroto. dan Sarjito. (2015). Karakteristik Mekanik Briket Kokas Lokal Dengan

Variasi Jenis Perekat. Universitas Muhammadiyah Surakarta.