LAPORAN PRAKTIKUM

ENERGI ALTERNATIF

KARBONISASI BIOMASSA (PENGARANGAN)

Oleh:Hadi AriantoA1H009013

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2012

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Arang pada zaman dahulu merupakan sebuah komoditi yang sangat terkenal

karena fungsinya sebagai salah satu sumber energi yang cukup bagus dan ramah

lingkungan namun seiring dengan perkembangan zaman dan teknologi arang lambat

laun ditinggalkan dan beralih ke minyak bumi ,batubara (bahan bakar fosil) dan listrik

karena dianggap kurang praktis .

Seiring perkembangan zaman pula bahan bakar dari fosil telah diexplorasi

secara besar besaran sehingga kini orang mulai merasakan dampak negatif dari

explorasi tersebut diantaranya : Pemanasan Global (Global Warming) , Polusi Udara

serta pencemaran racun yang berupa gas belerang,timbal dll. Sehingga kini saatnya

para ahli berpikir kembali untuk Back to Nature kembali ke alam dengan

mempergunakan energi terbarukan (bahan bakar yang tidak bisa habis karena bisa di

produksi terus menerus) serta tidak mengakibatkan pemanasan global.

Berdasarkan hal diatas penulis ingin ikut andil menyampaikan informasi tentang

pembuatan energi alternatif yang bisa diperbaharui terus menerus yaitu cara

pembuatan arang sebagai bahan energi alternatif yang ramah lingkungan (asal

dilakukan dengan sistematis). Oleh karena itu, pada praktikum kali ini akan dibahas

bagaimana pembuatan arang menggunakan drum kiln dengan benar.

B. Tujuan

1. Mahasiswa dapat memahami cara pembuatan arang dengan menggunakan

drum kiln.

2. Mahasiswa mengetahui prinsip pengarangan atau karbonisasi.

II. TINJAUAN PUSTAKA

1. Pengertian arang

Arang adalah residu hitam berisi karbon tidak murni yang dihasilkan dengan

menghilangkan kandungan air dan komponen volatil dari hewan atau tumbuhan.

Arang umumnya didapatkan dengan memanaskan kayu, gula, tulang, dan benda lain.

Arang yang hitam, ringan, mudah hancur, dan meyerupai batu bara ini terdiri dari

85% sampai 98% karbon, sisanya adalah abu atau benda kimia lainnya.

Gambar 1. Arang Kayu.

Karboniasi/pengarangan adalah proses pirolisis primer lambat merupakan

teknologi yang telah dipraktekkan oleh manusia sejak 10.000 tahun yang lalu pada

proses pembuatan arang. Pada laju pemanasan lambat pada suhu 150-300 oC, reaksi

utama yang terjadi adalah dehidrasi (kehilangan kandungan air). Hasil reaksi

keseluruhan adalah karbon padatan (C = arang), air (H2O), karbon monoksida (CO)

dan karbon dioksida (CO2). Semakin lambat proses umumnya mutu arang yang

dihasilkan semakin baik.

Hasil pirolisis berupa arang yang tersusun atas karbon yang berwarna hitam.

Prinsip proses pirolisis adalah pembakaran biomassa dengan kehadiran oksigen

minimum, sehingga yang terlepas hanya zat yang mudah menguap, sedangkan karbon

tetap tinggal didalamnya.

Biomassa adalah bahan organik yang berasal dari jasad hidup, baik tumbuh-

tumbuhan maupun hewan, salah satunya kotoran kuda (feses). dimana kotoran (feses)

digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak, hal ini dilakukan seiring

ketersediaan minyak tanah yang langka dan harganya mahal, serta semakin sulit

memperoleh kayu bakar. Proses pengolahannya sangat sederhana yaitu kotoran kuda

yang sudah kering langsung dipakai sebagai bahan bakar. (Daugherty E.C, 2001).

Briket adalah perubahan bentuk dari bentuk curah menjadi bentuk padat yang

dihasilkan dari pemampatan komponen penyusunnya disertai panas. Sedangkan

Briket arang adalah arang yang mempunyai bentuk tertentu, kerapatannya tinggi,

diperoleh melalui cara pengempaan arang halus yang dicampur dengan bahan perekat

misalnya pati, ter kayu, terbitumen, dan lain-lain.

2. Jenis-jenis arang

1) Arang kayu

Arang kayu adalah arang yang terbuat dari bahan dasar kayu. Arang kayu

paling banyak digunakan untuk pekerluan memasak seperti yang

dijelaskan sebelumnya. Sedangkan penggunaan arang kayu yang lainnya

adalah sebagai penjernih air, penggunaan dalam bidang kesehatan, dan

masih banyak lagi. Bahan kayu yang digunakan untuk dibuat arang kayu

adalah kayu yang masih sehat, dalam hal ini kayu belun membusuk.

2) Arang serbuk gergaji

Briket biomassa prinsipnya sama dengan karbon-karbon lain yang sudah

beredar di masyarakat, seperti kayu, arang sekam, dan arang tempurung kelapa,

yang di dalamnya masih memiliki energi untuk pembakaran. Perbedaannya

terletak pada nyala yang cepat, kuat, aman digunakan dan lebih tahan lama

pada saat dibakar. Menurut Hambali et al. (2007), briket bioarang didefinisikan

sebagai bahan bakar yang berwujud dan berasal dari sisa-sisa bahan organik

yang telah mengalami proses pemampatan dengan daya tekan tertentu.

Arang serbuk gergaji adalah arang yang terbuat dari serbuk gergaji yang

dibakar. Serbuk gergaji biasanya mudah didapat ditempat-tempat

penggergajian atau tempat pengrajin kayu. serbuk gergaji adalah bahan

sisa produksi yang jarang dimanfaatkan lagi oleh pemilknya. Sehingga

harganya bisa terbilang murah. selain dapat untuk bahan bakar, arang

serbuk gergaji biasanya dimanfaatkan untuk campuran pupuk dan dapat

diolah menjadi briket arang.

3) Arang sekam padi

arang sekam padi biasa digunakan sebagai pupuk dan bahan baku briket

arang. Sekam yang digunakan bisa diperoleh ditempat penggilingan padi.

Selain digunakan untuk arang, sekam padi juga sering dijadikan bekatul

untuk pekan ternak. Arang sekam juga bisa digunakan sebagai campuran

pupuk dan media tanam di persemaian. Hal ini karena sekam padi

memiliki kemampuan untuk menyerap dan menyimpan air sebagai

cadangan makanan.

4) Arang tempurung kelapa

Arang tempurumg kelapa adalah arang yang berbahan dasar tempurung

kelapa. Pemanfaatan arang tempurung kelapa ini ternasuk cukup strategis

sebagai sektor usaha. Hal ini karena jarang masyarakat yang

memanfaatkan tempurung kelapanya. Selain dimanfaatkan dengan

dibakar langsung, tempurung kelapa dapat dijadikan sabagai bahan dasar

briket arang. Tempurung kelapa yang akan dijadikan arang harus dari

kelapa yang sudah tua, karena lebih padat dan kandungan airnya lebih

sedikit dibandingkan dari kelapa yang masih muda. Harga jual arang

tempurung kelapa terbilang cukup tinggi. Karena selain berkualitas tinggi,

untuk mendapatkan tempurung kelapanya juga terbilang sulit dan

harganya cukup mahal.

5) Arang serasah

Arang serasah adalah arang yang terbuat dari serasah atau sampah

dedaunan. Bila dibandingkan dengan bahan arang lain, serasah termasuk

bahan yang paling mudah didapat. Arang serasah juga bisa dijadikan

briket arang, karena mudah dihancurkan.

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

Dalam praktikum pengarangan biomassa kali ini diperlukan alat dan bahan, dan

tahapan-tahapan praktikum sebagai berikut

Bahan dan alat yang digunakan pada praktikum kali ini adalah:

1. Drum kiln (tungku pengarangan model pembakaran dari bahan itu

sendiri/pembakaran di dalam) untuk proses karbonisasi.

2. Bahan baku arang berupa limbah pertanian: kali ini menggunakan limbah kulit

nipah

3. Bahan kimia untuk mengukur mutu arang

4. Bomb calorimeter untuk mengukur nilai kalor pada bahan.

5. Oven, desikator untuk mengukur kadar air

6. Tanur, untuk mengukur kadar abu

7. Termometer infra red untuk mengukur suhu pada bahan.

8. Timbangan untuk mengetahui berat pada bahan.

9. Peralatan untuk mengukur sifat kimia arang (volatile matter, kandungan

karbon)

B. Cara Kerja

Tahapan-tahapan pelaksanaan praktikum adalah:

1. Menyiapkan alat dan bahan terlebih dahulu.

2. Menimbang bahan baku sebelum dilakukan pengarangan, dan mengukur kadar

air dan nilai kalornya.

3. Setelah menimbang bahan baku, memasukkan bahan baku ke dalam drum kiln

lalu membakar dan menutup agar pembakaran terjadi dengan maksimal.

4. Pada saat pembakaran berlangsung, meukur suhu pembakaran secara periodik

misalnya tiap 10 menit) menggunakan thermometer, dengan demikian dideteksi

berapa suhu pembakaran yang terjadi.

5. Bila asap sudah tidak keluar dari cerobong asap, maka selanjutnya

mendinginkan drum kiln dengan cara menutup cerobong asap dengan kain

basah, hal tersebut bertujuan untuk mempercepat pendinginan. Setelah drum

kiln dingin,selanjutnya membongkar.arang.

6. Menimbang arang.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Tabel 1. Hasil Pengamatan Praktikum.

Waktu

(menit ke-)

Suhu Drum Klin

(oC)

Suhu Lingkungan

(oC)

Kelembaban

( % )

10 81,6 35,5 55

20 112,5 36,2 50

30 231 35,7 44

40 332 35,8 46

50 235 35,1 48

60 204 35,3 45

70 201 36 45

80 270 35,7 46

90 194 34,9 50

B. Pembahasan

1. Kualitas arang yang baik

Arang sendiri terdapat perbedaan ciri khas antara arang berkualitas bagus

dengan arang yang berkualitas kurang bagus. Berikut ini akan dijabarkan

mengenai ciri-ciri arang berkualitas bagus susuai dengan standar produksi

arang:

a. Warna hitam dan kalau dinyalakan api berwarna kebiru-biruan,

Arang yang memiliki kualitas yang baik, jika dibakar akan menghasilkan

nyala api yang kebiruan. Hal ini menandakan bahwa panas yang

dihasilkan sangat tinggi dan baik digunakan untuk memasak. Hasil

masakannya pun akan cepat matang.

b. Mengkilat pada bagian yg pecah, terlihat pada gambar bahwa bila arang

dipecah atau dibelah, bagian yang terbelah tersebut akan berwarna hitam

mengkilat. Hal ini terjadi karena adanya unsur karbon yang tersisa setelah

melalui proses pengarangan.

c. Tidak mengotori tangan, Tidak mengotori tangan maksudnya bahwa

arang tidak memiliki zat beracun yang dapat menyebabkan penyakit.

setelah memegang arang, tangan hanya terkotori oleh serpihan- serpihan

arang yang sengat halus.

d. Tidak berasap, ber bau dan tidak memercik, Peryantaan bahwa arang

berkualitas adalah arang yang tidak berasap, tidak berbau, dan tidak

memercik. Maksudnya adalah pada saat digunakan untuk membakar,

arang tersebut tidak mengeluarkan asap tidak seperti saat membakar kayu

bakar. Tidak mengeluarkan bau yang tajam karena unsur yang tersisa

didalam arang hanya tinggal unsur karbon yang tidak berbau. Arang yang

berkualitas jika dibakar, tidak pecah dan tidak memercik

e. Tidak cepat habis apabila dibakar, Arang yang baik memiliki kemampuan

untuk tahan lama selama digunakan atau dibakar. Oleh karena itu

penggunaan arang dapat lebih menghemat pengeluaran. Berdenting

seperti logam apabila dipukul. Hal yang menyebabkan arang berdenting

seperti logam jika dipukul adalah berat arang yang sangat ringan

ditambah dengan struktur arang yang padat. Sehingga akan menghasilkan

bunyi yang nyaring jika dipukulkan.

Dengan memahami kriteria dan ciri-ciri arang berkualitas, diharapkan

dapat dijadikan sebagai patokan oleh produsen dalam memproduksi arang dan

meningkatkan kualitasnya. Dan juga dapat digunakan oleh masyarakat selaku

konsumen arang dalam menilai dan memilih antara arang yang jelek dengan

arang berkualitas tinggi sebelum menggunakannya.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas arang

a. Jenis kayu

Pada dasarnya semua kayu dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan

arang. Namun, kayu yang lebih baik untuk pembuatan arang adalah jenis

kayu yang keras, seperti kayu lamtoro, sono, bakau dll. Hal ini dilakukan

agar pada saat proses pembakaran, arang yang dihasilkan dapat mencapai

30% dari banyaknya kayu yang diolah.

b. Keadaan api

Kondisi api pada saat proses pembakaran hendaklah diperhatikan atau dijaga

agar api tidak padam. Karena jika keadaan api terganggu maka arang yang

dihasilkan tidak sempurna (bantat) dan biasa disebut kepala arang.

c. Keadaan tungku.

d. Tungku arang hendaklah diperhatikan agar tidak terjadi kebocoran pada saat

pembakaran arang.

e. Suhu pengarangan.

f. Waktu pengarangan.

g. Kadar air bahan.

Grafik 1. Hubungan Suhu dengan Waktu Pengarangan.

Dari grafik di atas dapat kita lihat bahwa pada drum kiln dari 10 menit

pertama hingga menit ke 40 terjadi peningkatan suhu dari 81,6 oC menjadi 332 oC,

namun setelah menit ke 40 hingga arang mulai terbentuk yang ditandai dengan

berkurangnya asap yang keluar dari drum kiln yaitu pada menit ke 90 suhu pada drum

kiln sebesar 194 oC. Hubungan suhu dengan waktu pengarangan dapat digambarkan

dalam persamaan Y = 2,33X + 68,72. Sedangkan ketika proses pembuatan arang

tersebut suhu lingkungan relatif setabil pada suhu rata-rata 35,5 oC.

3. Beberapa macam metode karbonisasi

a. Drum kiln: drum dari logam yang tahan panas, biasanya menggunakan drum

oli untuk mengkarbonisasi arang. Metode inilah yang banyak digunakan saat

ini untuk proses karbonisasi, karena biayanya yang relatif murah dan tidak

terikat dengan lokasi (dapat dipindah-pindahkan).

b. Drum kiln dengan reverse draught: silinder dari logam tahan panas hanya saja

terdapat cerobong yang letaknya pada bagian bawah tabung, dengan maksud

untuk mengurangi besarnya draft yang diakibatkan oleh aliran udara dan gas

sisa pembakaran. Metode karbonisasi ini biasa digunakan untuk skala besar.

c. Earth pit kiln: bahan baku arang (kayu atau tempurung kelapa) diletakkan

dalam tanah yang terlebih dahulu telah digali sampai ketinggian rata dengan

tanah kemudian diatasnya diberi daun-daun kering sebagai pemicu nyala api.

Setelah api menyala hingga bagian paling bawah, pada bagian atas kemudian

ditutup dengan tanah hingga semua bagian kayu tertutup. Hal ini untuk

mengurangi suplai oksigen yang masuk ke dalam ruang karbonisasi.

d. Brick Kiln: ruang pembakaran yang terbuat dari tanah liat atau batu bata yang

dibuat sedemikian rupa membentuk ruang pembakaran kemudian bahan baku

arang dimasukkan ke dalamnya dan dibakar. Metode ini memiliki keuntungan

panas pembakaran yang tinggi.

4. Pengaruh lubang udara dalam drum kiln pada prose pengarangan

Pada praktkum sift pertama menggunakan 6 lubang drum kiln yang terbuka

pada 3,5 kg membutuhkan waktu 90 menit kulit nipah yang diarangkan hanya

menghasilkan 231,79 gram. Sedangkan pada sift kedua menggunakan 4 lubang drum

kiln yang terbuka pada 3,5 kg kulit nipah yang diarangkan membutuhkan waktu 60

menit dan menghasilkan 692,39 gram. Sehingga dapat digambakan dalam grafik di

bawah ini.

Grafik 2. Hubungan Jumlah Lubang Drum kiln Terhadap Hasil Arang.

Grafik 3. Hubungan Jumlah Lubang Drum kiln Terhadap Waktu Pengarangan.

Pengaruh lubang udara dalam drum kiln pada proses pengarangan yaitu akan

memepngaruhi jumlah oksigen yang masuk ke dalam tungku saat proses pembakaran.

Oksigen merupakan syarat terjadinya pembakaran, makin banyak oksigen yang

masuk ke dalam drum makan proses pembakaran juga terjadi lebih cepat sehingga

akan mempengaruhi waktu kecepatan pengarangan, selain itu kecepatan pengarangan

juga akan menentukan kualitas arang yang dihasilkan.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari praktikum yang telah kami laksanakan kami dapat menyimpulkan

bahwa:

1. Kualitas arang yang baik memiliki ciri-ciri yag dapat kita amatai langsung

antara lain warna hitam dan kalau dinyalakan api berwarna kebiru-biruan,

mengkilat pada bagian yg pecah, terlihat pada gambar bahwa bila arang dipecah

atau dibelah, bagian yang terbelah tersebut akan berwarna hitam mengkilat,

tidak mengotori tangan, tidak berasap, berbau dan tidak memercik, tidak cepat

habis apabila dibakar, arang yang baik memiliki kemampuan untuk tahan lama

selama digunakan atau dibakar.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas arang antara lain jenis kayu,

keadaan api, keadaan tungku, suhu pengarangan, waktu pengarangan, kadar air

bahan.

3. Metode karbonisasi arang selain menggunakan drum kiln yaitu drum kiln

dengan reverse draught, earth pit kiln, dan brick kiln.

4. Pengaruh lubang udara dalam drum kiln pada proses pengarangan yaitu akan

memepngaruhi jumlah oksigen yang masuk ke dalam tungku saat proses

pembakaran sehingga ketika semakin banyak lubang maka oksigen yang masuk

pembakar akan lebih sempurna dan hal ini menyebabkan hasil arang lebih

sedikit dibandingkan ketika lubang udara yang leni sedikit.

B. Saran

Saran saya agar praktikum ini lebih baik kedepannya yaitu agar setelah

dilakukan pengarangan sebaiknya kita lakukan pengukuran-pengukuran kualitas

arang seperti volatile mater, kadar abu, kadar air, dan sebagainya.

DAFTAR PUSTAKA

Daugherty E.C, 2001, Biomass Energy Systems Efficiency:Analyzed through a Life Cycle Assessment, Lund University.

Hambali E, dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Agromedia, Jakarta.

Mahesa, Lana. 2011. Apa Sih Ciri-Ciri Arang Berkualitas. http://lmahesa.blogspot.com/2011/02/apa-sih-ciri-ciri-arang-berkualitas.html. Diakses 21 Juni 2012.

Nimratus, 2012. Teknik Pembuatan Arang. http://id.shvoong.com/exact-sciences/1984509-teknik-pembuatan-arang/#ixzz1yQPxZnq7. Diakses 21 Juni 2012.

LAMPIRAN