Laporan Karya Teknologi - Olah Sampah

Dokumentasi: DR Sulipan, M.Pd. - 2011

1

LAPORAN

KARYA TEKNOLOGI TEPAT GUNA

PEMBUATAN PERALATAN PENGOLAH

SAMPAH ORGANIK

MENJADI BAHAN BAKAR ALTERNATIF

( BRIKET BIOARANG)

(IMPLEMENTASI MATA PELAJARAN IPA SMK)

Oleh :

Drs. Basriyanta, MT.

NIP. 131848653

DINAS PENDIDIKAN KABUPATEN SLEMAN

SMK NEGERI 1 SEYEGAN Sleman Yogyakarta

2008


2

INTISARI

Sampah/limbah sampai saat ini masih selalu menjadi masalah dan belum

banyak yang mengelola/mengolah dengan prosedur yang benar. Sampah organic

merupakan biomassa yang bisa diolah menjadi bahan bakar alernatif dan,

diantaranya briket bioarang, sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga dan

herbisida organic (pengusir serangga), SMK di Indonesia khususnya di Propinsi

DI Yogyakarta sebagian besar belum mempunyai peralatan pengolah sampah ,

padahal pada Mata Pelajaran IPA SMK ada topik pengolahan sampah, sehingga

perlu ada penelitian eksperimen berkaitan dengan peralatan pengolah sampah.

Tujuan karya ilmiah ini untuk menyediakan peralatan praktek nyata untuk mata

pelajaran IPA SMK yang salah satu topiknya masalah sampah dan pengelolaanya

yang dapat dirancang dan dibuat sendiri oleh siswa, sehingga bisa mengelola dan

memanen sampah dari sekolah. Dengan adanya pratek pengolahan sampah di

sekolah (Praktek nyata pelajaran IPA), sekolah bisa jadi contoh baik pengelolaan

sampah bagi masyarakat sekitar dan instansi terkait. Hasil penelitian ini diharapkan

bisa diimplementasikan di SMK seluruh Indonesia

Proses penelitian dimulai dari perancangan peralatan pengolah sampah organic

menjadi bahan bakar keperluan rumah tangga dan asap cair uji coba kelayakaan

alat dan penggunaan nyata. Peralatan nya meliputi alat carbonizing ( Kiln Metal),

Alat Pengepres/pencetak dan kompor biomasa dan Kondensor. Alat Kiln metal

model pembakaran langsung (Direct Combustion) sehingga tidak perlu bahan

bakar.

Hasil penelitian berupa rancangan pengolah sampah menjadi briket biorang

yang berupa alat pengarangan (kiln metal model internal combustion samber), alat

pengepres/pencetak briket dan briket bioarang dari bahan baku tatal jati yang

dicampur dengan minimal 30 % ampas jarak pagar limbah proses produksi biodisel

layak sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga sebagai suunstitusi

minyak tanah dan dapat diproduksi oleh siswa SMK yang terintegratif dengan

mata pelajaran kejuruan (teknik) sebagai sebagai praktek nyata mata pelajaran IPA

SMK.


3

Persembahan

Hasil Karya ini kupersembakan buat :

Ayah, Ibu dan Mertua Yang mulia,

Istri yang tersayang,

Anak-anakku yang tercinta harapan bangsa,

Serta rekan-rekan guru IIPA SMK

Serta siswa SMK se Indonesia.


4


5

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya sehingga dapat penelitian ini. Tujuan penelitian ini adalah

untuk mendapatkan sumber bahan bakar alternatif dengan mengoptimalkan limbah kayu

industri mebel dan ampas jarak pagar sisa proses pembuatan biodisel, dengan

menggunakan teknologi tepat guna dan dapat diterapkan di masyarakat sehingga

menghasilkan produk dengan hasil yang baik dan siap pakai.

Laporan penelitian ini terdiri atas lima bab. Bab 1 berisi tentang latar belakang,

manfaat dan tujuan penelitian serta manfaat penelitian. Bab II berisi Tinjauan Pustaka

yang mengimformasikan tentang penelitian-penelitian yang telah dilakukan berkaitan

penelitian ini dan landasan teori. Bab III berisi tentang metode penelitian yang terdiri dari

bahan penelitian, alat penelitian, serta prosedur pelaksanaan penelitian. Bab IV berisi

hasil dan pembahasan yang menguraikan analisis data yang diperoleh. Sedangkan

kesimpulan dan saran dimasukkan dalam Bab V.

Selesainya penulisan penelitian ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, untuk

itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Bupati dan Kepala Dinas Pendidikan Kabupaten Sleman yang telah

memberi perhatian dan mengijinkan untuk mengikuti penelitian ini.

2. Bapak Drs. Sudaryono, Kepala SMK Negeri 1 Seyegan yang telah memberikan

dorongan dan ijin untuk mengikuti penelitian ini.

3. Rekan-rekan yang tidak dapat disebut satu persatu yang telah membantu selama

proses penelitian dari awal, sampai selesainya penulisan laporan ini.

Semoga amal dan kebaikan Bapak, Ibu, Saudara mendapatkan balasan yang

setimpal dari Allah SWT. Penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk

menyelesaikan penelitian sampai penulisan tesis ini, namun apabila ada kekurangan

baik dari segi isi maupun tata cara penulisan maka untuk perbaikan mendatang,

penulis mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca. Penulis mengharapkan

semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukannya dan dapat

sebagai ilmu yang bermanfaat bagi penulis.

Yogyakarta, Januari 2008


6

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sampah/limbah sampai saat ini masih selalu menjadi masalah dan belum

banyak yang mengelola/mengolah dengan prosedur yang benar. Tidak ketinggalan

kebanyakan sekolah mulai dari pendidikan dasar, menengah dan pendidikan tinggi

sampai saat ini belum banyak yang mengelola sampahnya dengan melibatkatkan

peserta didiknya. Kebanyakan masih mengandalkan tukang kebun / penjaga sekolah

dan belum dikelola dengan prosedur yang benar. Sampahnya masih dibiarkan

menumpuk dan bahkan semua sampahnya hanya dibakar begitu saja, sehingga

asapnya bisa mengganggu/meracuni lingkungan.

Pada hal Sampah organik merupakan biomassa yang bisa diolah menjadi bahan

bakar alernatif diantaranya briket bioarang, sebagai bahan bakar keperluan rumah

tangga dan herbisida organik (pengusir serangga).

Berkenaan dengan hal tersebut dalam pengelolaan sampahnya perlu melibatkan

langsung peserta didiknya, sehingga setelah lulus nantinya mempunyai

kompetensi pengelolaan sampah yang bisa diterapkan dilingkungannya baik di

lingkungan rumah maupun lingkungan tempat kerja ( kantor/dunia usaha dan dunia

indstri). Sehingga program Mekanisme Pembangunan Bersih (Clean Development

Mechanim/ CDM) dan pembangunan berkelanjutan segara tercapai.

Program inipun telah ditangkap oleh Direktorat PMK, dengan menambah mata

pelajaran baru IPA SMK, yang salah satu topik isinya tentang pengelolaan

sampah/limbah dan pengelolaan lingkungan, dengan praktek nyata mengelola

sampah dan limbah, baik itu limbah padat, cair maupun limbah gas.

Program IPA SMK telah 1 (satu) Tahun berjalan, tetapi dari pengamatan

terhadap SMK di Propinsi DI Yogyakarta sebagian besar belum mempunyai

peralatan pengolah sampah , padahal pada Mata Pelajaran IPA SMK ada topik


7

pengolahan sampah, sehingga perlu ada penelitian eksperimen berkaitan dengan

peralatan pengolah sampah.

Berkenan dengan itu perlu adanya penelitian eksperimen /perancangan peralatan

pengelolaan sampah/limbah, sehingga peserta didik dapat mengelola dan memenen

sampah di sekolah. Program menanen sampah di SMK ini bisa menjadi contoh baik

bagi masyarakat sekitar dan instansi terkait.

B. Batasan Masalah

Sampah/limbah kalau dikelola dengan baik diolah menjadi bahan yang bermafaat,

baik itu sampah organik maupun sampah an-organik, Sampah organik bisa diolah

menjadi pupuk organik pakan ternak dan bahan bakar alternatif baik itu padat dalam

bentuk briket bioarang, bahan baku cair (biogas) dan bahan baku cair. Pada penelitian

ini dalam dibatasi pada perancangan alat pengolahan sampah organikmenjadi bahan

bakar alternatif padat ( briket bioarang).

C. Tujuan Pembuatan

Laporan perancangan dengan topik peralatalan pengolah sampah SMK mempunyai

tujuan dan manfaat sebagai berikut :

1. Menyediakan peralatan praktek nyata untuk mata pelajaran IPA SMK yang salah

satu topiknya masalah sampah dan pengelolaanya yang dapat dirancang dan

dibuat sendiri oleh siswa, sehingga bisa memanen sampah dari sekolah.

2. Dengan adanya pratek pengolahan sampah di sekolah (Praktek nyata pelajaran

IPA), sekolah bisa jadi contoh baik pengelolaan sampah bagi masyarakat sekitar

dan instansi terkait serta peserta didik dapat menerapkan proses pengolahan

sampah dilingkungan rumahnya masing-masing.

3. Hasil pengembangan ini diharapkan bisa diimplementasikan di SMK

seluruh Indonesia.


8

D. Manfaat Pembuatan

Hasil penelitian dalam bentuk karya ilmiah ini diharapkan bisa diimplementasikan

di SMK se-Indonesia, untuk praktek nyata pelajaran IPA SMK dalam bidang

pengelolaan dan pengolahan sampah. Selain itu dalam perancangan dan pembuatan

peralatan pengolah sampahnya dapat diintegrasikan pada mata diklat kejuruan ( mata

diklat yang berhubungan dengan pekerjaan logam dan las seperti misalnya mata diklat

Pekerjaan Logam dan Las pada program keahlian Mekanik Otomotif atau Mesin

Pembentukan).


9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Proses Pirolisis Sampah

Sampah disatu sisi sampai saat ini masih menjadi masalah, tetapi disisi

lain kalau dikeloala dan dioalah dengan prosedur yang benar dapat menjadi

berkah. Salah satunya ampah organik dapat dapat diolah menjadi bahan yang

bermanfaat diantaranya briket sampah (briket bioarang) sebagai bahan bakar

pengganti minyak tanah yang semakin mahal dan sulit di dapat. Selain itu asap

dari proses pengolah ini dapat dioptimalkan menjadi asap cair dapat digunakan

sebagai herbisida organik untuk mengusi serangga. Dengan herbisida organik ini

hasil panenan pertanian terhindar dari bahan kimia apalagi kalau didipupuk

dengan kompos sehingga hasilnya benar-benar organik. Pupuknya organik,

pengusir hamanya juga organik.

Pembuatan bioarang dapat dilakukan dengan proses pirolisis atau

pembakaran yang terkendali dimana oksigen (O2) dibatasi, kayu atau materi yang

dibakar tidak langsung luruh menjadi abu. Pembakaran model ini akan

menghasilkan kristal arang hitam dengan unsur carbon (C) tinggi. Kristal arang

hitam inilah yang kemudian lebih dipadatkan lagi dalam bentuk briket sehingga

menghasilkan bara api yang lebih kuat dan tahan lama. Panas yang dibutuhkan

untuk pirolisis disediakan dengan pembakaran sebagian bahan baku (prinsip

oksidasi parsial) atau dengan pemanasan dari luar.

Dari percobaan dan analisis yang di lakukan oleh Ujang (Ketua Asosiasi

pengrajin arang briket Ciamis), proses tersebut juga cocok untuk semua sampah

organik seperti kulit rambutan, sabut dan batok kelapa, daun-daunan, serbuk

gergaji dan enceng gondok dapat dijadikan bahan baku briket bioarang. (SKH

Pikiran Rakyat Bandung , 2006, Kolom Profil). Menurut Ujang, ada banyak

keuntungan menggunakan briket bioarang atara lain : kalorinya sangat tinggi

yakni mencapai 6.000 - 7.000 kalori, punya kerapatan yang sama, pemakaian


10

relatif lama, dan tak mengandung zat berbahaya sehingga aman sebagai bahan

bakar rumah tangga dan industri. Dibandingkan batu bara, briket bioarang bisa

lebih cepat menyala, sedangkan mengenai ukuran dan bentuk, bisa disesuaikan

sesuai kebutuhan.

Abdullah (1991), menyatakan bahwa pengarangan merupakan proses

pirolisa primer lambat dan merupakan teknologi yang telah dipraktekkan oleh

manusia sejak 1000 tahun yang lalu. Pirolisa adalah penguraian biomassa (lysis)

karena panas (pyro) pada suhu lebih dari 150o C. Sedang pirolisa primer adalah

pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), pada suhu 150oC – 300oC dengan

hasil peruraian yang utama ter, air, karbon monoksida, karbon dioksida, acetil

acid dan methyl alkohol.

Pada laju pemanasan lambat dengan suhu 150oC - 300oC reaksi utama

adalah dehidrasi (kehilangan kandungan air). Hasil reaksi pada kondisi ini adalah

karbon (arang), air, karbon monoksida, dan karbondioksida. Semakin lambat

proses pengarangan maka akan menghasilkan mutu arang semakin baik.

Untuk suhu pengarangan yang semakin tinggi akan semakin banyak zat-zat

kayu yang menguap sehingga kadar C-nya tinggi dan sifat arang menjadi lebih

baik. Tetapi jumlah arangnya atau rendemen yang dihasilkan menjadi berkurang.

Hasil yang diperoleh adalah uap air, macam-macam gas dan air. Pengarangan akan

lebih baik hasilnya jika dilakukan pengeringan pendahuluan pada bahan baku

(Abdullah, 1991)

B. Briket sampah (bioarang)

Briket bioarang merupakan arang yang dirubah bentuk , ukuran dan

kerapatannya dengan cara mengepres campuran serbuk dengan memberi tekanan

pada serbuk arang dengan zat perekat atau tanpa bahan tambah. Menurut Hartoyo

dkk, (1978) ada 4 macam cara yang dapat digunakan untuk pembuatan arang briket

yaitu : (1) pengempaan/pengepresan serbuk kayu menjadi arang briket disusul

dengan karbonisasi pada tekanan sedang, (2) pengempaan/pengepresan secara

karbonisasi serbuk secara serentak, (3) pengempaan/pengepresan campuran arang

dan serbuk kayu menjadi briket bioarang disusul dengan karbonisasi dan (4)


11

pengempaan/pengepresan campuran arang dan bahan perekat menjadi briket

bioarang, disusul dengan pengeringan.

Dalam penelitian ini digunakan cara model keempat yaitu pencampuran

serbuk arang, bahan tambah dan bahan perekat kemudian dilakukan

pengempaan/pengepresan sehingga menjadi briket bioarang, disusul dengan

pengeringan.

Bahan baku, bahan perekat dan tekanan pengempaan sangat mempengaruhi

kerapatan briket bioarang yang dihasilkan. Ditinjau dari bahan perekat yang

digunakan, produk yang dihasilkan dapat dibedakan antara briket yang tidak atau

kurang berasap dan banyak asap. Bahan perekat yang digunakan akan

mempengaruhi kualitas penyalaan ditinjau dari jumlah asap yang ditimbulkannya .

Pemakaian ter dan tetes sebagai bahan perekat akan menghasilkan briket bioarang

yang mempunyai kekuatan tinggi tetapi bila dibakar asap yang ditimbulkan cukup

banyak (Setyono HS, 2004). Briket bioarang jenis ini kurang baik bila dikonsumsi

untuk keperluan rumah tangga.

Bahan perekat dari zat pati, dekstrin, dan tepung beras akan menghasilkan

briket bioarang yang tidak berasap, tahan lama, tetapi nilai kalornya tidak setinggi

nilai kalor arang kayunya (Hartoyo, 1978). Briket jenis ini bisa digunakan sebagai

bahan bakar untuk keperluan rumah tangga.

Bahan perekat dan bahan tambah/campuran yang mempunyai nilai

karbon, kadar zat terbang dan kadar minyak akan mempengaruhi produk briket

bioarang yang dihasilkan. Salah satu bahan tambah yang mempunyai kadar karbon

dan kadar minyak adalah ampas jarak pagar sisa proses pembuatan

biodisel.(Basriyanta, 2007)

Pada pengepresan jarak pagar ini ada yang melakukan pengepresan

dengan cangkangnya dan ada yang sudah dikupas cangkangnya, tetapi yang lebih

sederhana dan lebih cepat tanpa dikupas cangkangnya. Pada pengepresan dengan

cangkangnya, ampas/bungkilnya masih bercampur dengan butiran cangkang

sehingga nilai carbon dan charcolnya lebih banyak dan sisa kandungan minyak

sekitar 5% yang tertinggal pada ampas.


12

Ampas jarak pagar yang sudah dihancurkan dan tanpa diarangkan sehingga

karakteristik yang terkandung dalam ampas jarak pagar masih utuh, kalau

dicampurkan pada bioarang limbah kayu jati dalam pembuatan briket bioarang

akan memberikan nilai tambah dari segi kadar karbon, nilai kalor, titik bakar,

kemudahan dalam penyalaan dan kadar abu ( Basriyanta, 2007)

Emirusalina (1997) dalam penelitiannya menyatakan semakin berat sampel

yang dihasilkan, semakin tinggi kerapatannya dan tergantung dari pengempaan

yang diberikan. Semakin besar tekanan pengempaan, kerapatan bahan semakin

tinggi.

C. Peralatan Pengolah Briket Sampah

Untuk mengolah sampah organik menjadi bahan bakar padat diperlukan

peralatan utama sebagai berikut :

1. Alat Pengarangan

Alat pengarangan berfungsi untuk merubah sampah organik menjadi arang.

Banyak cara untuk merubah sampah menjadi arang, salah satunya adalah

dengan prinsip pirolisis atau pembakaran terkendali.Alat untuk pirolisis ada

yang model pembakaran luar dengan memanaskan sampah di dalam alat

pirolisis ada juga yang menggunakan model pembakaran dalam tanpa bahan

bakar.

2. Alat penghancur

Alat pencampur berfungsi untuk menghaluskan bioarang hasil pirolisis

sehingga bisa lebih halus dan homogen. Alat pencampur menggunakan

lumbang dan alu, yang terbuat dari kayu dan dapat diubuat oleh siswa jurusan

teknik bangunan

3. Alat pencampur

Alat pecampur berfungsi untuk mencampur bahan baku bioarang yang sudah

halus dan homogen dengan bahan perekat sehingga pada saat dicetak dapat

menyatu dan tidak mudah hancur.

4. Alat Pencetak/Pres

Alat pencetak berfungsi untuk mengepres dan mencetak bahan baku yang sudah

dicaampur dengan memberikan tekanan tertentu sehingga bahan baku tersebut

dapat terbentuk sesuai dengan bentuk alat cetak dan padat mempunyai

dentitas/tingkat kepadatan tertentu.


13

Alat pengepres/pencetak dibuat dengan bahan dasar plat baja, baja bulat dan

penekan dongkrak hidrolik kapasitas 2 ton

5. Kompor biomasa

Kompor ini didesain khusus dengan bahan bakar briket bioarang yang dapat

dibuat oleh siswa jurusan mesin terintgrasi pada mata pelajaran produktif .


14

BAB III

METODE PENGEMBANGAN

Laporan pengembangan ini menggunakan model eksperimen, yang dimulai

dengan disain peralatan, pembuatan peralatan, pengunaan peralatan untuk

memproses sampah, dan pengujian peralatan serta pengujian hasil prosukdi

olahan sampah.

Peralatan pengolah sampah yang dirancang meliputi : Kiln Metal Model

Direct Combustion, Alat Pres/Cetak Briket, dan Kompor biomassa.

A. Bahan Pembuatan

Bahan utama pembuatan peralatan pengolah sampah meliputi :

1. Bahan untuk desain : Kertas, alat tulis dan peralatan gambar

2. Bahan pembuatan peralatan meliputi :

a. Drum oli kapasitas 2 liter dan 50 liter

b. Plat baja tebal 2 cm

c. Plat baja tebal 1 cm

d. Pipa peralon (pipa ledeng diamter 4 inch dan 1 inch)

e. Baja bulat pejal diamter 2 inch

f. Plat Baja siku

g. Dongkrak hidrolik kapasitas 2 ton

h. Manometer

i. Termometer/Termokopel

j. Cat

k. Bahan las karbit dan las listrik

l. Kawat kasa

m. Elektrode las/bahan las karbit

B. Peralatan Pembuatan

Perlatan ini meliputi peralatan yang dipakai untuk mendesain dan membuat

perlatan pengolah sampah, meliputi :


15

1). Peralatan gambar

2). Peralatan pembuatan alat meliputi : mesin potong plat, mesin las, alat

pelengkung pipa, dan peralatan tangan, seperti palu besi, gunting dll

C. Jalannya Pembuatan

Secara garis besar jalannya penelitian dapat dijelaskan sebagai berikut :

1). Penentuan topik penelitian :

Dalam penelitian ini mengambil topik perlatan pengolah sampah organik

untuk SMK

2). Penyiapan alat dan bahan yang dipakai untuk penelitian

3). Desain rancangan penelitian

4). Pembuatan Model penelitian

5) Pembuatan peralatan pengolah sampah ( Kiln Metal, Mesin

pres/pencetak, kompor biomassa)

6). Penggunaan nyata peralatan untuk mengolah sampah di SMK

Langkah 5,6 merupakan penelitian lanjutan setelah penelitian perencangan

alat pengolah sampah organik menjadi bahan bakar padat.

Secara garis besar ditunjukkan pada gambar 1 di bawah ini :


16

Gambar 1 Skema Penelitian

Penentuan Topik Penelitian

Penyiapan alat dan bahan penelitian

Desain peralatan dan pembuatan model

Desain dan Rancangan Penelitian

Pembuatan peralatan pengolah sampah

Penggunaan nyata peralatan untuk

mengolah sampah

Penggunaan peralatan untuk praktek

nyata mata pelajaran IPA


17

BAB IV

HASIL PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Perancangan Alat Pengolah Sampah

Dalam penelitian ini alat yang dirancang merupakan alat utama dalam pengolahan

sampah untuk mengolah sampah organik menjadi bahan bakar padat (briket

bioarang) dan asap cair (yang dapat digubakan sebagai pengusir serangga yang

menyerang tanaman).

Alat yang dirancang meliputi : Kiln Metal ( alat pengarangan), alat

pengepres/pencetak briket dan kompor biomassa sebagai alat uji coba

penggunaan briket bioarang.

Hasil perancangan alatnya adalah sebagai berikut :

1. Alat Pirolisi Sampah (Kiln Metal)

Alat pengarangan sampah yang dirancang pada penelitian ini

menggunakan alat pirolisis Kiln Metal model pembakaran dalam ( Internal

Combustion Camber) dengan dasar asumsi tanpa menggunakan bahan baker

sehingga bisa llebih hemat dan irit secara ekonomis.

Ukuran kiln dibuat untuk sekala rumah tangga, kapasitas 200 liter. Lobang

pemasukan material melalui bagian atas dengan membuka tutup yang berbentuk

kerucut. Proses pembakaran dilakukan langsung di ruang pengarangan.

Model dasar alat kiln metal ini dibuat berbentuk tabung silindris

berdiameter 540 mm tinggi 860 mm dengan tutup berbentuk kerucut.. Tinggi

tutup kerucut 250 mm. Bagian tengah tutup kerucut dipasang cerobong diameter

76 mm (3 inchi) tinggi 500 mm kemudian dibelokkan 90 derajat panjang 100 mm.

Kiln metal ditumpu oleh tiga buah kaki profil U setinggi 150 mm. Bagian tengah

ruang pengarangan dipasang kawat kasa berbentuk silindris diameter 150 mm

tinggi 860 mm.

Bahan dinding kiln metal dari plat galvanis/plat baja minyak ketebalan 0,2

mm yang diberi penguat dengan diroll keliling sebanyak dua tempat. Tutup kiln


18

metal berbentuk kerucut, dapat dibuka secara manual dengan bebas, dan pada saat

dipasang bila dikehendaki harus kuat maka dipasang ring pengunci. Bahan tutup

kerucut terbuat dari plat galvanis / plat baja minyak ketebalan 0,2 mm. Cerobong

dipasang pada tengah-tengah tutup kerucut dengan dilas listrik. Bahan cerobong

dibuat dari pipa galvanis atau pipa baja minyak. Gambar kiln metal dapat dilihat

pada gambar 3.1 di bawah.

Gambar 4.1. Kiln metal

Bagian-bagian utama sesuai dengan fungsi kiln metal adalah :

1. Ruang pengarangan

Ruang pengarangan dibuat berbentuk silinder dari bahan plat baja minyak

tebal 0,2 mm. Tinggi ruang 860 mm dan diameter ruang 540 mm. Ruang

pengarangan berfungsi sebagai tempat bahan baku yang diarangkan.


19

2. Kasa penyulut api pertama

Kasa penyulut api pertama berupa kawat kasa pasir yang tidak meleleh

saat pengarangan berfungsi untuk ruang udara pembakaran dan penyulut

api pertama. Diameter 150 mm dan tinggi 860 mm. Kasa terpasang di

tengah-tengah ruang pengarangan dengan diberi penguat dari kawat beton

diameter 8 mm sebanyak delapan buah. Kasa penyulut api pertama dapat

dilihat pada gambar 4.2

Gambar 4.2. Kasa penyulut api pertama

3. Cerobong

Pada kiln metal ini menggunakan cerobong tunggal berada dibagian atas

tengah. Bahan cerobong dibuat dari pipa galvanis berukuran diameter 76

mm tinggi 500 mm. Cerobong dibuat untuk mempermudah pengontrolan

terhadap asap dan sebagai tempat kontrol indikator selesainya proses

pengarangan. Gambar cerobong dapat dilihat pada gambar 4.3.


20

Gambar 4.3. Cerobong

4. Termometer

Termometer yang digunakan adalah thermometer untuk pengukuran suhu

dengan maksimum pengukuran sebesar 600° C. Termometer dipasang di

bagian tutup kerucut. Pada bagian pengukur suhu dipanjangkan sampai

mencapai daerah bagian tengah dari ruang pengarangan.

Gambar thermometer dapat dilihat pada gambar 4.4.


21

Gambar 4. 4. Termometer

Modifikasi pembuatan kiln yang dilakukan adalah ukuran dibuat

untuk skala rumah tangga, kapasitas 200 liter. Lobang pemasukan material

melalui bagian tutup kerucut. Model pembakaran dilakukan langsung di ruang

pengarangan.

2. Alat pengepres/pencetak briket

Alat pengepres terbuat dari bahan besi pejal dengan diameter 25 mm

panjang 550 mm sebanyak 4 buah sebagai tiang penyangga dan plat besi tebal

20 mm berbentuk bujursangkar dengan panjang sisi 230 mm sebagai landasan

pencetak, tinggi keseluruhan 550 mm, lebar dudukan/landasan 230 mm,

diameter pencetak 25 mm dengan tinggi pencetak 100 mm. Plat Penekan

memiliki ukuran diameter 100 mm, tebal 8 mm, pada bagian bawah

dilengkapi pelubang tengah dengan diameter 10 mm dengan panjang langkah

penekan 100 mm.

Gambar alat pengepres/pencetak briket seperti pada gambar 3.5 di bawah

ini:


22

Gambar 4.5 Alat pengepres/pencetak briket arang

3. Kompor bio massa

Kompor biomassa didesain sederhana dan semurah mungkin, tetapi

diupayakan dapat menghasilkan pembakaran yang sempurna tidak

berasap, sedikit jelaga dan warna api tidak merah.

Dimensi kompor bio massa adalah bahan utama plat galvanis tebal

1 mm, tinggi 380 mm, diameter dinding luar 270 mm, diameter dinding

dalam tempat briket 215 mm, tinggi ruang briket 120 mm, tinggi ruang

udara 150 mm dan tinggi ruang bakar 120 mm. Ruang bakar berbentuk

kerucut berdiameter 115 mm, dengan lobang tengah berdiameter 29 mm

dan 10 lobang berkeliling di bagian tepi ruang bakar dengan diameter 15

mm. Gambar kompor biomassa dapat dilihat pada gambar 3.6 di bawah.


23

Gambar 4. 6. Kompor biomassa

B. Hasil Uji coba peralaatan dan hasil uji laboratorium briket sampah

Setelah perlatan jadi, kemudian diuji coba untuk mengolah sampah organik

dalam hal ini sebagai bahan baku adalah serbuk/tatal kayu dan dicampur

dengan bungkil ampas jarak pagar limbah produksi biodisel. Ini dengan dasar

pertimbangan di SMK Negeri 1 Seyegan mempunyai program Keunggulan

Lokal Pengolahan biji jarak menjadi biodisel, sehingga sampah/limbahnya

perlu dioptimalkan.

Dalam pembuatan briket bioarang hasilnya harus memenuhi kualitas yang

ditentukan dan fungsi atau tujuan penggunaannya, misalnya untuk keperluan

industri, atau bahan bakar untuk keperluan rumah tangga.

Kualitas briket biorang dengan bahan utama kayu menurut SNI (2000)

adalah sebagai berikut :


24

No. SNI : SNI 01-6235-2000

Judul : Briket bioarang kayu

Title : Charcoal briquettes

Syarat mutu meliputi :

Kadar air : Maks 8%

Bahan yang hilang pada pemanasan 950oC : maks 15%

Kadar abu : maks 8%

Kalori (atas dasar berat kering) : min 5000 kal/gr.

Sedang spesifikasi atau kualitas briket bioarang impor seperti pada table 2-1

berikut :

Tabel 2-1. Spesifikasi Sifat atau Kualitas Briket bioarang buatan Jepang,

Amerika, Inggris dan Indonesia

Sifat Jepang Amerika Inggris Indonesia

Kadar Air (%) 6 - 8 6 3 - 4 7,57

Zat terbang (%) 15 - 20 19 16 5,51

Kadar abu (%) 3 - 6 18 8 - 10 16,14

Kerapatan (gr/cm3) 1 – 1,2 1 0,48 0,4407

Kadar karbon terikat

(%)

60-80 62 75,3 78,35

Nilai kalori (kal/gr) 6000-

7000

6230 7289 6914,11

Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Hutan, 1994

Analisis briket sampah meliputi kadar karbon terikat, kadar air, kadar abu dan nilai

kalor dan pengaruh campuran ampas jarak pagarnya terhadap kualitas briket sampah.

Hasil analisisnya sebagai berikut :

1. Arang hasil pirolisis

Besarnya nilai rendemen arang tatal jati hasil pirolisis sebesar 31,93%. Menurut

Hartoyo dkk (1978) rendemen arang kayu di Indonesia berkisar antara 21,1% - 40,8%.

Rendemen arang yang diperoleh dari hasil karbonisasi limbah kayu jati sisa proses


25

pengetaman dengan ketam mesin(tatal jati) sebesar 31,93 %, cocok sebagai bahan baku

pembuatan briket bioarang.

2. Briket bioarang

a. Kadar Karbon Terikat Briket Bioarang

Kadar karbon terikat adalah fraksi karbon (C) yang terikat didalam arang selain

selain fraksi air, volatile matter dan abu. Dari hasil uji laboratorium di lab Che-Mix

diperoleh hasil kadar karbon yang ditampilkan pada tabel 2 dan gambar 4.7 sebagai

berikut :

Tabel 2. Komposisi campuran tehadap kadar karbon

No Komposisi Campuran

ampas jarak pagar (%)

Kadar karbon terikat (%)

1 0 38,34075

2 10 38,54085

3 20 39,93665

4 30 40,28970

5 40 39,39410

Hubungan Komposisi Campuran Ampas Jarak Pagar dengan Kadar

Karbon

y = 0.0563x + 38.355

38

38.5

39

39.5

40

40.5

41

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Komposisi Campuran Ampas Jarak Pagar (%)

Kad

ar K

arbo

n (%

)

Gambar4.7. Grafik Hubungan antara komposisi campuran ampas

jarak pagar dengan kadar karbon briket

Dari tabel 2 terlihat kadar karbon terendah (38,3407%) dan tertinggi

(40,2897%). Jika dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang (60-80%),

Amerika ( 60%), Inggris (75,3%) dan Indonesia (78,35%), maka nillai kadar karbon

yang dihasilkan belum memenuhi syarat, masih terlalu rendah. Rendahnya kadar


26

karbon terikat disebabkan oleh lama pengarangan hanya 205 menit dan suhu

pengarangan yang kurang tinggi (254oC). Suhu pengarangan yang semakin tinggi

akan semakin banyak zat-zat kayu yang menguap sehingga kadar C-nya tinggi dan

sifat arang menjadi lebih baik. Tetapi jumlah arangnya atau rendemen yang

dihasilkan menjadi berkurang (Abdullah, 1992)

Gambar 1 menunjukkan grafik dengan peramaan y = 0,0563 x + 38,355 dapat

disimpulkan bahwa semakin banyak campuran ampas jarak pagar semakin tinggi

kadar karbonya.

b. Nilai Kalor Briket Bioarang

Nilai kalor adalah besarnya jumlah panas yang dihasilkan oleh suatu bahan per

satuan berat bahan setelah mengalami proses pembakaran sempurna. Proses

pembakaran yang sempurna akan menghasilkan jumlah kalor yang tinggi. Dari hasil

uji laboratorium nilai kalor yang dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika FMIPA

Universitas Gadjah Mada diperoleh hasil yang ditunjukan pada tabel 4 dan gambar

4.8.

Tabel 4. Hasil Uji Nilai Kalor Briket

NoNn

No

Komposisi Campuran ampas

jarak pagar (%)

Nilai kalor

(kal/g)

1 0 4350,493

2 10 4607,477

3 20 4742,113

4 30 5012,370

5 40 5008,610

Dari tabel 4 terlihat bahwa semakin banyak jumlah campuran ampas jarak

pagar nilai kalornya semakin tinggi. Nilai kalor terendah sebanyak 4350,493

kalori/gram pada jumlah campuran nol persen (0%) dan nilai kalor tertinggi

(5012,370 kal/g). Mulai komposisi campuran ampas jarak pagar 30%, nilai

kalornya sudah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI) briket arang kayu

minimal 5000 kal/g.


27

Gambar 3. grafik dengan persamaan y = 17,324 x + 4400 menunjukkan

bahwa bahwa semakin banyak komposisi campuran ampas jarak pagar semakin

tinggi nilai kalornya.

Hubungan Komposisi Campuran dengan Nilai Kalor

y = 17.324x + 4400

4300

4400

4500

4600

4700

4800

4900

5000

5100

5200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Komposisi Campuran (%)

Nila

i Ka

lor

(ka

l/g)

Gambar 4.8. Grafik Hubungan antara komposisi campuran ampas

jarak pagar dengan nilai kalor briket

c. Kadar Air Briket Bioarang

Dari hasil uji lab kadar air briket bioarang yang dilakukan di Lab Che-Mix

Pratama diperoleh hasil seperti ditunjukkan pada tabel 5 dan gambar 4.9 sebagai

berikut :

Tabel 5. Komposisi campuran ampas jarak pagar tehadap kadar air



Kadar air (%)

1 0 4,301

2 10 4,397

3 20 4,019

4 30 6,147

5 40 6,563


28

Hubungan Komposisi Campuran Ampas Jarak Pagar dengan

Kadar Air

y = 0.0628x + 3.8304

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50

Komposisi campuran (%)

Kadar

Air (

%)

Gambar 4.9 Grafik Hubungan komposisi campuran ampas jarak

pagar dengan kadar air briket

Dari grafik dengan persamaan y = 0,0628 x + 3,8304, diketahui bahwa

semakin besar komposisi campuran ampas jarak pagar semakin besar kadar

airnya. Kadar air terendah sebesar 4,019% diperoleh dari briket pada komposisi

campuran ampas jarak pagar sebesar 20%, sedang kadar air tertinggi sebesar

6,563 % diperoleh dari briket bioarang dengan komposisi campuran ampas jarak

pagar 40%.

Kadar air mempengaruhi sifat kemudahan dibakar, semakin tinggi kadar

air semakin sulit untuk terbakar demikian pula sebaliknya (Suprapto, 2004).

Kadar air briket bioarang yang dihasilkan sebesar 4,301% - 6,563%, masih

masuk dalam kategori baik bila dibanding briket arang buatan Jepang (6-8%),

dan Indonesia (7,57%). Kadar air briket biorang ini masih memenuhi syarat

sebagai bahan bakar rumah tangga.

d. Kadar Abu Briket Bioarang

Dari hasil uji lab kadar abu briket bioarang yang dilakukan di Lab Che-Mix

Pratama diperoleh hasil yang ditunjukkan pada tabel 6 :


29

Tabel 6. Komposisi campuran tehadap kadar abu



Kadar abu (%)

1 0 23,278

2 10 21,747

3 20 14,702

4 30 13,361

5 40 12,230

Dari data yang tercantum dalam tabel 6. tersebut di atas kemudian dibuat grafik

hubungan antara komposisi campuran ampas jarak pagar dengan kadar abu yang

dihasilkan seperti gambar 4.10

Hubungaan Komposisi Campuran Ampas Jarak Pagar dengan

Kadar Abu

y = -0.3048x + 23.16

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Komposisi Campuran (%)

Kad

ar A

bu (

%)

Gambar 4.10. Grafik Hubungan antara komposisi campuran ampas

jarak pagar dengan kadar abu

Dari grafik dengan persamaan y = -0,3048 x + 23,16 dapat diketahui bahwa

semakin besar komposisi campuran ampas jarak pagar semakin kecil kadar abunya.


30

Kadar abu terbesar 23,278 % pada komposisi campuran ampas jarak pagar 0% (tanpa

campuran) dan kadar abu terendah sebesar 12,230 % pada komposisi campuran ampas

jarak pagar 40 % ( komposisi campuran terbesar dalam penelitian ini ). Kadar abu

diharapkan serendah mungkin, karena kadar abu yang tinggi akan menghasilkan kalor

yang rendah dan dapat memperlambat proses pembakaran. Besarnya kadar abu briket

bioarang hasil penelitian sebesar 12,230 % - 23,278%.


31

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat ditarik kesimpulan antara lain :

1. Hasil rancangan alat pengolah sampah organik menjadi bahan bakar padat

dalam bentuk briket sampah (bioarang) yang berupa alat kiln metal dan

alat pres/cetak briket dapat dipakai untuk mengolah sampah organik

menjadi briket bioarang dan hasil uji coba memenuhi standar briket,

sehingga layak untuk dipakai sebagai alat untuk praktek mata pelajaran

IPA SMK.

2. Kualitas briket biorang dengan bahan baku tatal jati yang dicampur

sebanyak minimal 30 % ampas jarak pagar dari segi nilai kalor dan kadar

air memenuhi standart SNI, kadar abunya memenuhi syarat kualitas briket

Amerika. Briket ini layak sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah

tangga, untuk mengganti minyak tanah.

B. SARAN

Perlu adanya penelitian lanjutan pemanfaatan asap dari proses pengarangan

(pirolisis) sehingga asapnya tidak mencemari lingkungan.


32

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, 1991, Energi dan Listrik Pertanian, Fapeta, IPB Bogor

Basriyanta, 2006, Pengelolaan Sampah Berbasis Masyarakat, Jurnal Riset Daerah

Kabupaten Bantul, Bantul, Yogyakarta.

Basriyanta, 2007, Memanen Sampah, Kanisius Yogyakarta

Basriyanta, 2007, Pengolahan Jarak Pagar, Skala Industri Rumah Tangga, Menuju Desa

Mandiri Energi, Seminar Teknologi Nasional 2007, Kopertis Wil V Yogyakarta,

Hotel Inna Garuda, 24 Nopember 2007.

Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994, “Pedoman Teknis Pembuatan

Briket bioarang”, Departemen Kehutanan, Bogor.

Emirusalina, R., 1997, Carbonizing Briket Kayu Jati Sebagia Bahan Bakar Alternatif

Dengan Proses Kiln Metal, ITN Malang.

Hambali,E.,dkk., 2006, “Jarak Pagar : Tanaman Penghasil Biodisel”, Penebar Swadaya,

Jakarta.

Hartoyo, 1976, “Rendemen dan Sifat Arang Beberapa Jenis Kayu”, Lembaga Penelitian

Hasil Hutan, Bogor

Hartoyo dan Nurhayati, S., 1976, “ Pengaruh Berat Jenis Kayu Daun Lebar Terhadap

Sifat Arang,” Lemabag Penelitian Hasil Hutan, Bogor

Hartoyo dan Rohadi, 1978, “Percobaan Pembuatan Briket bioarang dari Lima Jenis

Kayu”, Lembaga

Penelitian Hasil Hutan, Bogor.

Hendra,D.,dan Pari,G., 2000, “Penyempurnaan Teknologi Pengolahan Arang” Laporan

Hasil Penelitian Pusat Penelitian Hasil Hutan, Bogor.

Kompas, Rabu, 21 Juni 2006, Bisnis & Keuangan, Konversi ke Elpiji dirintis di 17 Kota)

Machfoetz, Ircham., (1992), ”Kesehatan Lingkungan”, Dian Nusantara, Yogya-karta

Sjostrom, 1993, Kimia Kayu : Dasar- Dasar dan Penggunaan, Edisi 2, Gadjah Mada

University Press, Yogyakarta.

Suprapto, S H., 2004, ”Pemanfaatan Limbah Padat Penyulingan Minyak Nilam Sebagai

Briket Untuk Bahan Bakar Alternatif,” Tesis, Pasca Sarjana Universitas Gadjah

Mada Yogyakarta.

Sudrajat,R.,1983, ”Pengaruh bahan baku, Jenis Perekat dan Tekanan Kempa Terhadap

Kualitas Briket bioarang”, Laporan PPPHH/FPRD No. 165, Bogor

Sudrajat, R, 1984, ”The Effect of Wood Density, Pressing Pressure and Binder on Wood

Briquette Properties”, Lembaga Penelitian Hasil Hutan, Bogor

Ujang, SKH Pikiran Rakyat Bandung , Kamis 20 April 2006, kolom profil


33

Lampiran 1

Gambar Kegiatan Eksperimen/Penelitian

ahan Baku ( Tatal Jati) Ampas Jarak Pagar Proses Pengarangan

Proses Pengarangan Sempurna Hasil Pengarangan Pencampuran dengan bahan perekat

Proses Pengepresan/Pencetakan Briket Arang


34

CURIKULUM VITAE

Nama : Drs. Basriyantan MT.

Tempat/tgl lahir : Bantul, 12 Desember 1964

Agama : Islam

Pekerjaan : Guru SMK Negeri 1 Seyegan Sleman

No.Telp./HP :081904046409, 08282754266

e-mail : [email protected]

Pendidikan :

1. SD Panggang 1 lulus tahun 1976

2. SMP Negeri Bambanglipuro, lulus tahun 1980

3. SMA Negeri Bantul, Jurusan IPA, lulus tahun 1983

4. IKIP Yogyakarta, Jurusan Teknik Otomotif ,(S1) lulus tahun 1988

5. Magister Sistem Teknik (MST) Fakultas Teknik, Universitas Gadjah

Mada (2007), Konsentrasi Teknologi Pengelolaan dan Pemanfaatan

Sampah/Limbah Perkotaan

Diklat/Penataran :

1. Diklat Kompetensi Paket A PPPGT Bandung 1 semeter tahun 1991

2. Diklat Kompetensi Paket B PPPGT Bandung 1 semester tahun 1992

3. Diklat Kompetensi Paket C PPPGT Bandung 1 semester tahun 1992

4. Diklat Kompetensi Dasar Automotiv VEDC Malang 1994

5. Diklat Instruktur (TOT) Pendidikan Kependudukan dan lingkungan

hidup, Dirjend Dikdasmen, Jakarta 2003

6. Diklat Lingkungan Hidup, Bapedalda Propinsi DIY, 2004.

Karya tulis/ilmiah/perancangan :

1. Perancangan peralatan pengolah biodisel ( Mesin Pres Jarak, Oven,

reaktor biodisel) Program Keunggulan Lokal Direktorat Pembinaan

SMK di SMK 1 Seyegan ( Sebagai Sekretaris Program KL)

2. Kajian/Penelitian Pengelolaan Sampah Berbasis Masyarakat dalam

JURNAL RISET Daerah Kabupaten Bantul ISSN 1412 9519

3. Buku MEMENEN SAMPAH, Pengelolaan Berbasis Masyarakat,

ISBN 978-979-21-1668-7 Penerbit Kanisius Yogyakarta.

4. Perancangan Peralatan Pengolah Sampah Organik Sebagai Bahan Bakar

Alternatif dan Herbisida Organik (Implementasi Mata Pelajaran IPA

SMK), Biro Perencanaan dan Kerjasama Luar Negeri.Depdiknas.


35

5. Nilai Ekonomis Sebuah Sampah, Materi Pelatihan dan Bimbingan

Teknis Pengelolaan Sampah, Program PPK Kec Bambanglipuro di desa

Sidomulyo.

6. Pengembangan kawasan berbasis pengelolaan sampah dan jarak pagar,

menuju desa mandiri energi

7. Pengelolaan jarak pagar -skala industri rumah tangga- menuju desa

mandiri energi (disampaikan pada Seminar Teknologi Nasional 2007,

Kopertis Wil V, di Hotel Inna Garuda)

Kegiatan lain :

1. Koordinator SIET (Sentra Inovasi Energi Terbarukan) Yogyakarta ,

Konsultasi, Pelatihan dan Bimbingan Teknis Perancangan Peralatan dan

pengolahan bahan bakar nabati (BBN) dan bahan bakar alternatif

berbasis sampah dan bahan nabati.

2. Tim Pendamping/Nara Sumber Program Nasional Pemberdayaan

Masyarakat – Program Pengembangan Kecamatan (PNPM PPK)

Kec.Bambanglipuro, program pelatihan pengelolaan dan pengolahan

sampah)

3. Tim Penggagas dan perintis Desa Mandiri Energi di Desa Sidomulyo

Bambanglipuro Bantul

4. Perintis dan Penggagas SMK Bioenergi Indonesia : Program Keahlian

Teknologi Pengolahan Sampah/Limbah dan Teknologi Biofuel/Biodisel

di Bambanglipuro Bantul

5. Tenaga Ahli/Nara Sumber Industri Briket Sampah di Bantul

Yogyakarta

6. Konsultan/Tenaga Ahli Pengelolaan dan Pengolahan Sampah –NGO

CHF Internasional wilayah Yogyakarta

Catatan :

1. Alat pengolah sampah menjadi briket sampah ini sudah dipakai untuk

produksi di Desa Sidomulyo Bantul Yogyakarta dan sudah dipublikasikan

oleh media cetak dan elektronik. Media yang sudah meliput :

Trans TV, AnTV, Indosiar, RCTI, Metro TV, Global TV, Jogja TV,

TVRI, Bernas Jogja, Kompas, The Jakarta Post.

2. Hasil rancangan alat pengolah sampah inipun sudah saya masukkan

dalam buku Memanen Sampah, karena usul ke KTI Online Bulan Mei

2007, sampai Oktober belum ada pengumuman dan buku kami

diterbitkan bulan Oktober 2007.

Laporan Karya Teknologi - Olah Sampah

Documents

Transcript of Laporan Karya Teknologi - Olah Sampah