LAPORAN PRAKTIKUM PIROLISIS

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI..........................................................................................................................1

LATAR BELAKANG...............................................................................................................2

PERUMUSAN MASALAH.......................................................................................................2

ANALISIS KEBUTUHAN DESAIN............................................................................................3

Visi dan Misi Produksi...................................................................................................3

Strategi Produksi (Segmenting, targeting, positioning, SWOT)..................................................3

Kriteria Alternatif Desain................................................................................................5

ALTERNATIF DESAIN DAN PEMILIHAN DESAIN FINAL............................................................5

PENDALAMAN DESAIN........................................................................................................8

Skema/Gambar Desain...................................................................................................8

Cara Kerja Desain.........................................................................................................9

Strategi Realisasi Desain...............................................................................................10

Perhitungan yang Relevan.............................................................................................10

PRAKTIKUM REALISASI DESAIN.........................................................................................10

Alat dan Bahan...........................................................................................................10

Prosedur Praktikum (Penjelasan dan Foto).........................................................................10

Hasil Pengamatan dalam Bentuk Tabel dan Grafik...............................................................11

Analisis Tekno Ekonomi...............................................................................................11

Analisis Kegagalan......................................................................................................13

KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................................................14

Rangkuman Keunggulan Desain.....................................................................................14

Saran Pengembangan/Koreksi Desain...............................................................................14

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................................14

LATAR BELAKANG

Kebutuhan energi berbanding lurus dengan besarnya laju pertumbuhan penduduk.

Total penduduk Indonesia saat ini sekitar 231 juta jiwa, masih akan terus bertambah begitu

pula dengan kebutuhan energy yang diperkirakan akan terus meningkat. Sebagian besar,

1

PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015

energi yang digunakan masyarakat Indonesia umumnya berasal dari energi fosil, jika terus

dimanfaatkan tanpa adanya upaya pelestarian dapat mengakibatkan kelangkaan energi di

masa depan. Sehingga perlu adanya energi alternatif untuk tetap menunjang kehidupan

manusia. Energi alternatif yang berpotensi untuk dikembangkan adalahenergi biomasa, yang

salah satunya adalah pembuatan arang (Sukesti, 2010).

Pirolisis adalah dekomposisi termal material yang mengandung karbon melalui proses

pembakaran tanpa menggunakan oksigen pada keadaan tekanan sistem tidak terpengaruh de

ngan tekanan uap air (Jones, 2011). Pirolisis memanfaatkan biomassa sebagai penghasil ar

ang, melalui proses pembakarannya.

Arang adalah residu padat yang tersisa dari biomassa saat proses pirolisis dengan

kondisi tertutup pada tungku atau tempat pembakaran. Pengontrolan keluar masuk udara

sangat diperlukan dalam pirolisis arang, sehingga biomassa tidak serta-merta terbakar selama

proses pengarangan, melainkan terdekomposisi secara kimia menjadi arang (FAO, 1983).

Indonesia sebagai Negara berpenduduk keempat terbesar di dunia, memiliki tingkat

kebutuhan akan bahan bakar yang tinggi (Timnas Pengembangan BBN, 2008). Tak terkecuali

kebutuhan akan arang. Arang banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar pedagang kelas me

nengah ke bawah, seperti pedagang satai, serta pada industri pengasapan makanan.

Diperoleh sebuah masalah utama, yakni banyaknya arang yang pecah atau menjadi

serbuk arang pada saat proses pembuatannya. Hal ini cukup merugikan masyarakat karena

rendemen arang yang dihasilkan rendah dan banyak bagian arang yang terbuang (FPT UGM,

2013). Oleh karena itu, kami melakukan praktik pirolisis dengan bahan baku limbah biji

rambutan sebagai bentuk inovasi dalam menghadapi permasalahan tersebut sekaligus untuk

mengurangi limbah di masyarakat

PERUMUSAN MASALAH

Berkurangnya sumber bahan baku energi seperti gas alam, minyak bumi dan kayu

merupakan sebuah masalah yang akan dicari alternatifnya dari sumber lain. Biji rambutan

deng an potensi yang cukup besar merupakan sebuah solusi dalam mengatasi permasalahan

bahan baku energi dan mengurangi limbah.

2


ANALISIS KEBUTUHAN DESAIN

Visi dan Misi Produksi

Visi yang ingin dicapai dalam praktikum pirolisis ini adalah menghasilkan arang yang

berkualitas baik dengan menggunakan bahan baku alternatif dengan modal sekecil-kecilnya.

Untuk mencapai visi tersebut, kami mempunyai misi yaitu sebagai berikut:

1. Menggunakan biomassa yang berasal dari bahan selain tempurung kelapa untuk membuat

arang.

2. Mengumpulkan biji rambutan dari pabrik buah kalengan dan manisan rambutan untuk

dijadikan arang melalui proses pirolisis.

Strategi Produksi (Segmenting, targeting, positioning, SWOT)

Segmenting : Masyarakat menengah kebawah, khususnya para pedagang kaki lima.

Targeting : Pedagang kaki lima, khususnya pedagang sate, kopi arang, kue balok, surabi

dan industry kecil menengah bidang pengasapan makanan.

Positioning : Pemasok dan pemasaran di daerah Cianjur, Jawa Barat (pusat perkebunan

dan pengolahan manisan rambutan daerah Jawa Barat).

Bahan Strength Weakness Opportunity Threat

Bonggol jagung 1. Mengandung

banyak senyawa

karbon (30%).

2. Strukturnya

padat sehingga

tidak cepat

menjadi abu

bila dibakar.

1. Sulit

dikeringkan.

2. Srukturnya

keras, sehingga

sulit untuk

dipotong-potong

menjadi bagian

kecil.

1. Mudah

ditemukan.

2. Harga murah.

3. Merupakan

limbah.

1. Pengeringan

yang tidak

sempurna,

membuat arang

yang dihasilkan

tidak merata.

2. Dibutuhkan

inisiator yang

banyak untuk

menghasilkan

arang yang baik.

Biji rambutan 1. Tidak perlu

melakukan

pemotongan.

2. Ukuran realtif

1. Buahnya

musiman.

2. Karena massa

bijinya kecil,

1. Daging

buahnya dapat

dimanfaatkan

menjadi

1. Arang biji

rambutan belum

dikenal

masyarakat

3


sama.

3. Buahnya tidak

mahal.

4. Banyak

perusahaan

pengalengan

buah rambutan

yang membuang

bijinya.

5. Mudah dikemas.

maka

diperlukan buah

rambutan dalam

jumlah besar.

3. Mudah menjadi

abu, jika proses

pembakaran

berlangsung

terlalu lama.

manisan.

2. Bisa dilakukan

rekayasa

kondisi agar

berbuah

sepanjang tahun

(dengan biaya

cukup mahal).

3. Kulitnya bisa

dimanfaatkan

menjadi pupuk

dan arang.

sehingga

masyarakat

belum terlalu

percaya dengan

kemampuan

arang biji

rambutan.

Kayu bekas 1. Mengandung

banyak senyawa

karbon.

2. Strukturnya

padat, sehingga

tidak cepat

menjadi abu

jika dibakar.

3. Bahannya

mudah

ditemukan.

1. Strukturnya

keras dan besar,

sehingga harus

dipotong-

potong menjadi

bagian yang

lebih kecil.

1. Mudah

ditemukan.

2.Harga murah.

3.Merupakan

limbah.

1. Jenis kayu tidak

seragam,

sehingga arang

yang dihasilkan

bentuknya tidak

merata.

2. Kalah saing

dalam

pemanfaatan

(sering kali

dipakai untuk

kerajinan)

Kriteria Alternatif Desain

Dalam pemilihan bahan baku yang akan digunakan, kami menentukan beberapa

kriteria yang harus dipenuhi bahan tersebut, diantaranya availabilitas atau ketersediaan bahan

di alam, jumlah kalor yang dihasilkan, dan kemudahan arang ketika dibakar.

ALTERNATIF DESAIN DAN PEMILIHAN DESAIN FINAL

Beberapa alternatif bahan yang kami pilih yaitu :

Kayu

4


Bonggol Jagung

Biji rambutan

Berikut ini beberapa kriteria yang kami pilih untuk menentukan pilihan alternatif

bahan :

Nilai kalor yang dihasilkan saat arang dibakar

Ketersediaan bahan baku arang

Mudah terbakarnya bahan baku, sehingga dapat menghasilkan arang.

Penentuan bahan baku arang melalui proses AHP, sebagai berikut:

Matriks Kriteria

Kalor KetersediaanMudah terbakar

Kalor 1 5 0.33Ketersediaan 0.2 1 0.167

Mudah terbakar 3 6 1Jumlah 4.2 12 1.5

Matriks Hasil NormalisasiKalor Ketersediaan Mudah terbakar Jumlah Bobot

Kalor 0.238 0.417 0.222 0.877 0.292Ketersediaan 0.048 0.083 0.111 0.242 0.081

Mudah terbakar 0.714 0.5 0.667 1.881 0.627Jumlah 1 1 1 3 1

Matriks Perkalian Bobot Dengan Nilai Mula-Mula Tiap Kolom

Kalor Ketersediaan Mudah terbakar JumlahKalor 0.292 0.404 0.209 0.905

Ketersediaan 0.058 0.081 0.105 0.244Mudah terbakar 0.877 0.485 0.627 1.988

Matriks Pembagian Jumlah Dengan BobotKriteria Jumlah Bobot Hasil bagiKalor 0.905 0.292 3.096

Ketersediaan 0.244 0.081 3.020Mudah terbakar 1.988 0.627 3.171

9.287

Tabel Pair-Wise Relative Importance dan Eigenvector Kriteria Bahan Baku Arang

Sehingga ʎmaks = (1.75+3.5+7)/3= 3,096

5


Matriks Alternatif

Perbandingan pada setiap alternatif dalam hal jumlah kalor yang dihasilkan

Kayu bekas Bonggol jagung Biji rambutanKayu bekas 1 0.33 0.5

Bonggol jagung 3 1 0.33Biji rambutan 5 3 1

Jumlah 9 4.333 1.833

Hasil normalisasi terhadap jumlah kalor yang dihasilkan

Kayu bekas Bonggol jagung Biji rambutan Jumlah BobotKayu bekas 0.11 0.08 0.27 0.46 0.15

Bonggol jagung 0.33 0.23 0.18 0.75 0.25Biji rambutam 0.56 0.69 0.55 1.79 0.60

Jumlah 1.00 1.00 1.00 3.00 1.00

Perbandingan pada setiap alternatif dalam hal ketersediaan


Bonggol jagung 2 1 0.5Biji rambutan 5 3 1

Jumlah 8 4.5 1.643

Hasil normalisasi terhadap ketersediaan



Jumlah 1.00 1.00 1.00 3.00 1.00

Perbandingan pada setiap alternatif dalam hal mudah terbakar


Bonggol jagung 5 1 0.74Biji rambutan 7 1.4 1

Jumlah 13 2.6 1.88

Hasil normalisasi terhadap kemudahan terbakar



Jumlah 1.00 1.00 1.00 3.00 1.00

6


Bobot kriteria

Kalor Ketersediaan Mudah terbakar

0,292 0.081 0.627

Hasil AHP akhir

Kalor Ketersediaan Mudah terbakarKayu bekas 0.15 0.11 0.08

Bonggol jagung 0.25 0.26 0.39Biji rambutan 0.6 0.63 0.54

Hasil AHP akhir x Bobot kriteria

Kalor ketersediaan Mudah terbakar Jumlah

Kayu bekas 0.0438 0.00891 0.05016 0.10287

Bonggol jagung 0.073 0.02106 0.24453 0.33859

Biji rambutan 0.1752 0.05103 0.33858 0.56481

Tabel Pair Wise Relative Importance dan Eigenvector Alternatif Bahan Baku Arang

Diagram AHP Bahan Baku Arang

No Jenis Bahan Baku Hasil Perhitungan Akhir

1 Kayu bekas 0.10287

7


Kayu bekas

0.08

Biji rambutan

0.54

Bonggol jagung

0.39

Mudah terbakar

0.627

Kayu bekas

0.11

Biji rambutan

0.63

Bonggol jagung

0.26

Availibilitas

0.081

Kayu bekas

0.25

Biji rambutan

0.6

Bonggol jagung

0.25

Energy value

0.292

Pemilihan

2 Bonggol Jagung 0.33859

3 Biji Rambutan 0.56476

Tabel Perhitungan Akhir AHP Bahan Baku Arang

Jadi, yang dipilih oleh kelompok kami untuk pembuatan arang berdasarkan dari perhi

tungan AHP adalah dari biji rambutan.

PENDALAMAN DESAIN

Skema/Gambar Desain

Desain Keterangan

Tungku pembakaran terbuat dari bahan logam

besi yang cukup tebal agar mampu menahan

panas yang dihasilkan saat proses pembakaran

bahan baku arang.

Di dalam dan bagian dasar tungku terdapat lubang

bulat kecil dengan jarak teratur yang berfungsi

8


sebagai tempat aliran udara dari luar ke dalam

tungku.

Corong pada tutup tungku berfungsi untuk meng

alirkan asap hasil pembakaran. Sedangkan koran

basah berfungsi untuk mempercepat proses kon

densasi asap sehingga diperoleh asap cair.

Cara Kerja Desain

Kerosin ditambahkan pada tungku sebelum dibakar. Api akan membakar inisiator dan

merambat ke dalam biji rambutan yang ada di dalam koran tersebut. Diharapkan tidak terlalu

banyak melakukan pengadukan, karena akan membuat api cepat padam dan harus dipastikan

api merambat secara merata.

Strategi Realisasi Desain

Pada proses pengerjaan digunakan inisiator(koran) di bagian alas tungku dengan

merata lalu simpan biji rambutan diatasnya kemudian diberi kerosin. Setelah itu, tutup

kembali dengan inisiator (koran) dan beri kerosin agar inisiator mudah terbakar sehingga bara

pun cepat terbentuk. Kondensat atau asap cair yang dihasilkan akan disalurkan melalui pipa

penyalur kemudian ditampung pada suatu wadah. Pipa penyalur diselubungi kain basah

supaya gas hasil pemanasan yang terbentuk bisa lebih cepat terkondensasi menjadi fasa cair.

Perhitungan yang Relevan

Massa biomassa biji rambutan yang digunakan adalah 400 gram, diperkirakan arang

yang dihasilkan dari pirolisis adalah lebih dari 37% setara dengan 148 gram.

PRAKTIKUM REALISASI DESAIN

Alat dan Bahan

a. Alat

- 1 unit reaktor pirolisis

- Gelas plastik sebagai penampung asap cair

- Sarung tangan

- Stopwatch

- Korek api

- Batang kayu sebagai alat pengaduk9


b. Bahan

- Biji rambutan

- Kertas koran

- Kerosin

Prosedur Praktikum (Penjelasan dan Foto)

Langkah Percobaan

1. Biji rambutan dikeringkan.

2. Biji rambutan yang telah kering dimasukkan ke dalam tungku bersama dengan kertas

koran yang berfungsi sebagai inisiator.

3. Kerosin ditebarkan secara merata ke dalam tungku yang telah berisi biji rambutan dan

kertas koran.

4. Biji rambutan dan kertas koran dibakar dengan menggunakan korek api.

5. Setelah dipastikan semua biji rambutan rata terbakar, tungku ditutup dengan rapat dan

pastikan juga tidak ada asap yang keluar selain dari cerobongnya.

6. Pada cerobong tungku dililitkan koran basah untuk memepercepat kondensasi sehinggga

menghasilkan asap cair.

7. Meletakkan gelas plastik tepat di bawah lubang ujung cerobong untuk menampung asap

cair yang keluar

Hasil Pengamatan dalam Bentuk Tabel dan Grafik

Ukuran biji rambutan rata-rata 2 cm

Jumlah asap cair --

Lama proses dari awal hingga tungku

ditutup19 menit

Massa bahan baku 400 g

Arang yang dihasilkan 148 g

Jumlah kerosin yang dipakai 40 mL

10


37%

38%

25%

Hasil Pirolisisarang arang cair abu arang 1/2 jadi

Analisis Tekno Ekonomi

Rincian biaya pirolisis untuk 400 gram biji rambutan :

Biji rambutan Rp 0

Kerosin 0,04 L x @ Rp 2500,- Rp 100,-

Koran 1 x @ 2000,- Rp 2.000,- +

Jumlah Rp 2.100,-

Setelah eksperimen yang kami lakukan, dari 400 gram biji rambutan dihasilkan arang

sebesar 148gram, yaitu 37% dari total biomassa awal. Berdasarkan hasil eksperimen kami,

dapat diitung nilai BEP sebagai berikut:

dengan BEP = Break-even point

FC = Fix Cost (biaya tetap)

P = Harga barang per satuan unit

V = Biaya variabel per satuan unit

Biaya variabel pirolisis biji rambutan :

1. Biji Rambutan : 100 kg x @Rp 0 = Rp 0

2. Kerosin : 10 L x @Rp 2500,- = Rp 25.000,-

3. Koran : 10 buah x @Rp 2000,- = Rp 20.000,- +

= Rp 45.000,-/100 kg

Maka dapat disimpulkan bahwa biaya variabelnya yakni Rp 450,-/kg.

11


37%

38%

25%

Hasil Pirolisisarang arang cair abu arang 1/2 jadi

Biaya tetap pirolisis biji rambutan :

1. Sewa lahan : 1 buah x @Rp 45.000,- = Rp 35.000,-/hari

2. Gaji karyawan : 5 orang/hari x @Rp 50.000,- = Rp 250.000,-/hari

3. Korek api : 5 buah x @Rp 1.000,- = Rp 5.000,- +

= Rp 290.000,-/hari

Biaya Investasi

1. Tungku : 50 buah

2. Lap : 50 buah

3. Sarung tangan : 5 buah

4. Masker : 5 buah

BEP = Fix Cost

P−V= Rp 290.000

Rp 5.000−Rp 450=63,74 kg=64 kg

Setelah percobaan, didapatkan hasil arang yang berhasil yakni 37% sehingga dari 100

kg didapatkan 37 kg dalam sekali produksi. Sehingga dibutuhkan 2 kali produksi untuk

menghasilkan 64 kg arang.

Analisis Kegagalan

Berdasarkan literatur, kadar karbon dalam limbah biji rambutan adalah 79% dari

beratnya. Sehingga, dalam 400 gram limbah biji rambutan, seharusnya dapat dihasilkan arang

sekitar 316 gram. Sehingga peneliti mendapatkan 50,545 gram lebih sedikit.

Hal ini dapat terjadi karena beberapa faktor. Faktor pertama adalah yang berkaitan

dengan pemerataan pembakaran biomassa. Pada saat pembakaran biomassa, peneliti

mendapati bahwa api yang membakar biomassa tidak menyebar secara merata sehingga

hanya beberapa bagian yang terbakar dengan api. Hal tersebut menyebabkan ketidak-

merataanya kematangan dan pembakaran biomasa.

Faktor kedua adalah diperlukan waktu yang lama untuk mempertahankan api pada

tungku pirolisis karena biomassa berukuran relatif kecil. Dengan ukuran yang relatif kecil ini,

tapi cenderung sering padam sehingga harus dilakukan proses pembakaran beberapa kali.

Dan faktor ketiga adalah tekstur biji rambutan itu sendiri. Kebanyakan, arang yang

gagal dihasilkan disebabkan karena pembakaran hanya berlangsung di luar bijinya saja dan

tidak meresap sampai ke dalam biji.

Pada proses penutupan tungku, terjadi beberapa kali kegagalan penutupan tungku de

ngan benar yang disebabkan kurang penguasaan teknik.

12


KESIMPULAN DAN SARAN

Rangkuman Keunggulan Desain

Limbah biji rambutan yang dikeringkan menggunakan oven dapat memberi rendemen

yang lebih banyak daripada mengeringkan dengan tenaga matahari. Hal ini dikarenakan kan

dungan air yang berkurang lebih banyak dan lebih cepat daripada pengeringan konvensional,

sehingga saat dibakar lebih mudah menjadi bara.

Inisiator yang diremas kecil-kecil dan mengembang dapat dengan mudah terbakar

habis (terbakar lebih merata). Pemilihan limbah biji rambutan sebagai bahan baku

mempermudah pembakaran karena bentuknya relatif kecil sehingga memperluas bidang

permukaan pembakaran.

Dari semua keunggulan diatas, dapat disimpulkan bahwa limbah biji rambutan seba

gai biomassa yang belum banyak dimanfaatkan, berpotensi untuk dijadikan sumber energi

terbarukan (alternatif bahan bakar fosil).

Saran Pengembangan/Koreksi Desain

Tungku sebaiknya tidak menggunakan mur dan baut, karena tidak menghemat waktu

dalam proses pemasangan dan pembongkaran. Bahan baku yang digunakan kurang banyak,

dikarenakan belum memasok dari pabrik (masih limbah olahan biasa).

Untuk kedepannya, pengeringan bahan baku diharapkan tidak bergantung pada oven

atau pengering instan yang menggunakan energi listrik. Lebih disarankan untuk melakukan

penjemuran dengan sinar matahari.

Inisiator (koran) yang digunakan dalam pembakaran diusahakan sedikit saja dan

dipastikan terbakar semua, agar tidak memerangkap bahan volatil yang akan menguap.

13


DAFTAR PUSTAKA

Jones, Jim. 2011. Mechanisms of Pyrolysis. Melbourne: Massey University.

Mechanical Wood Products Branch Staff Food and Agriculture (FAO) of United Nations. 1983. Simple Technologies for Charcoal Making. Rome: Forest Industries Division.

Mulyatno, Kris. 15 Mei 2013. Kandungan Gizi dan Manfaat Rambutan. http://www.itd.unair.ac.id/index,php?option=com%1F_contene&view=articalzid:kandungan-gizi-dan-manfaat-buah-rambutan=40:healthy-news+itemid=113. Diakses pada tanggal 19 Maret 2015.

Tim Laboratorium Energi Kayu FPT UGM. 23 Juni 2013. Laboratorium Energi Kayu. http://teknologihutan.fkt.ugm.ac.id/id/103/laboratorium-energi-kayu. Diakses pada tanggal 18 Maret 2015.

Timnas Pengembangan BBN. 2008. BBN (Bahan Bakar Nabati). Jakarta: Penebar Swadaya.

14


http://teknologihutan.fkt.ugm.ac.id/id/103/laboratorium-energi-kayu

http://www.itd.unair.ac.id/index,php?option=com%1F_contene&view=articalzid:kandungan-gizi-dan-manfaat-buah-rambutan=40:healthy-news+itemid=113

http://www.itd.unair.ac.id/index,php?option=com%1F_contene&view=articalzid:kandungan-gizi-dan-manfaat-buah-rambutan=40:healthy-news+itemid=113

LAPORAN PRAKTIKUM PIROLISIS

Documents

Transcript of LAPORAN PRAKTIKUM PIROLISIS