PEMANFAATAN LIMBAH SEKAM PADI MENJADI BRIKET … · dan Pembakaran Briket Biomassa, Briket Batubara...
Transcript of PEMANFAATAN LIMBAH SEKAM PADI MENJADI BRIKET … · dan Pembakaran Briket Biomassa, Briket Batubara...
Yunus Zarkati Kurdiawan / 2310100083
Makayasa Erlangga / 2310100140
Dosen Pembimbing :
Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng
PEMANFAATAN LIMBAH SEKAM PADI MENJADI BRIKET SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF DENGAN PROSES KARBONISASI
DAN NON-KARBONISASI
BAB I : PENDAHULUAN Latar Belakang, Tujuan, Manfaat, Batasan Masalah
Latar Belakang
Konsumsi energi di dunia sangat bergantung pada
bahan bakar fosil (± 80%)
Hasil limbah pertanian berupa sekam padi yang
sangat besar (± 17juta ton/tahun)
Briket Sekam Padi
Mengetahui rasio terbaik bahan perekat untuk pembuatan briket dari sekam padi
Mengetahui nilai heating value dan uji tekan briket dari sekam padi
Mengetahui efektifitas waktu bakar tiap 1 kg briket
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Memberikan informasi tentang pembuatan briket dari sekam padi sebagai energi alternatif untuk meningkatkan nilai tambah dari sekam padi serta menciptakan lingkungan bersih dari limbah
sekam padi di sekitar area pertanian.
Batasan Masalah
Bahan baku pembuatan briket merupakan sekam padi dari Desa Kedondong, Kecamatan Kebonsari, Madiun
Bahan perekat yang digunakan adalah tepung tapioka
Proses yang digunakan adalah karbonisasi dan non-karbonisasi
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Sekam Padi, Briket, Proses Karbonisasi, Parameter Kualitas Briket, Penelitian Terdahulu
Sekam Padi
Sekam adalah bagian dari bulir padi-padian berupa lembaran kering bersisik yang melindungi bagian dalam bulir padi.
Pada proses penggilingan padi, sekam akan terpisah dari butir padi dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan.
Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20% - 30% dari bobot awal gabah.
Kandungan Sekam Padi
Sekam memiliki bulk density 125kg/ m3, nilai kalori antara 3300 - 3600 kkal/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU .
(Suharno,1979)
Briket
Briket adalah suatu bahan berupa serbuk potongan-potongan kecil yang dipadatkan dengan menggunakan mesin press dengan dicampur bahan perekat sehingga menjadi bentuk solid.
Perubahan ukuran material tersebut dilakukan melalui proses penggumpalan dengan penekanan dan penambahan atau tanpa penambahan bahan pengikat.
Syarat mutu briket arang kayu
sesuai Standar Nasional
Indonesia (SNI)
1. Kadar air maksimal 8 %
2. Bagian yang hilang pada pemanasan 950 oC maksimal 15 %
3. Kadar abu maksimal 8 %
4. Kalori (atas dasar berat kering) minimal 5000 kkal/kg
Parameter Kualitas Briket
1. Nilai Kalori
2. Kadar air
3. Kandungan zat terbang (volatile matters)
4. Kadar abu
Proses Karbonisasi
Karbonisasi biomassa atau yang lebih dikenal dengan pengarangan adalah suatu proses untuk menaikkan nilai kalor biomassa serta menghasilkan pembakaran yang bersih dengan sedikit asap. Hasil karbonisasi adalah berupa arang yang tersusun atas karbon dan berwarna hitam.
No Peneliti Nama Jurnal/Judul Penelitian Hasil Penelitian
1. Feri Puji dan
Fathul Alim
Skripsi Jurusan Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro. 2012.
Optimasi Kondisi Operasi Pirolisis
Sekam Padi Sebagai briket.
- Kondisi Optimal : suhu = 390oC (90 menit)
- Nilai kalor = 5609,453 kal/gram
2. Dylla
Chandra dan
Ragil
Purwaningsih
Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTI-
ITS. 2011. Pemanfaatan Limbah
Tongkol Jagung dan Tempurung
Kelapa Menjadi Briket Sebagai
Sumber Energi Alternatif dengan
Proses Karbonisasi dan Non-
Karbonisasi.
- Briket non karbonisasi dengan perekat sagu
memiliki nilai kalor = 6883,18 kkal/gram,
kadar air = 5,1%, volatile solid = 88,8% ,
kadar abu = 6,1% , kuat tekan = 0,952kg/cm2.
- Briket karbonisasi dengan perekat sagu
memiliki nilai kalor = 4112,88 kkal/gram,
kadar air = 7,1%, volatile solid = 77,4% ,
kadar abu = 15,5% , kuat tekan = 0,611 kg/cm2.
Penelitian Terdahulu
Penelitian Terdahulu No Peneliti Nama Jurnal/Judul Penelitian Hasil Penelitian
3. Siti Jamilatun Jurnal Rekayasa Proses Vol. 2 No. 2
Teknik Kimia Universitas Ahmad Dahlan
Yogyakarta. 2008. Sifat-Sifat Penyalaan
dan Pembakaran Briket Biomassa, Briket
Batubara dan Arang Kayu
Dibandingkan dengan briket biomassa
lain , briket tempurung kelapa memiliki
waktu pembakaran paling lama dengan
nilai kalor cukup tinggi yaitu sebesar
5.780 kal/gram, nyala api yang besar
dan relatif mudah dinyalakan.
4. Pallavi.H.V ,
Srikantaswamy.S,
Kiran B.M,
Vyshnavi.D.R and
Ashwin.C.A
Journal Dept of Environmental
Engineering, AIT, Chikmagalur, India.
2013. Briquetting Agricultural Waste as
an Energy Source.
Nilai kalor briket dari bagasse = 10439
kJ/kg, coffe husk = 11380 kJ/kg,
campuran bagasse dan coffe husk
dengan rasio 3:1 = 11126 kJ/kg .
BAB III : METODOLOGI Kondisi Operasi, Variabel, Alat dan Bahan, Prosedur Penelitian
Kondisi Operasi
Variabel Penelitian
Suhu pengeringan : 100°C Suhu karbonisasi : 400°C Sekam padi : 30 kg Perekat : Tepung Tapioka perbandingan tepung dan air = 250 gram / 1liter air Pelapis : Bentonit perbandingan bentonit dan air = 0,5 kg / 1 liter air
Proses yang digunakan • Metode Karbonisasi • Metode Non Karbonisasi Ratio komposisi sekam padi dan bahan perekat (massa) • 90 : 10 • 85 : 15 • 80 : 20 • 75 : 25 • 70 : 30
Peralatan Briket dari limbah sekam padi
1 2 4 3 5
Alat pencetak briket Keterangan : 1. Penekan briket 4. Tuas Hydraulic Pump 2. Tempat input bahan baku 5. Pressure Gauge 3. Hydraulic Pump
Furnace
Sekam Padi Diperoleh dari Desa Kedondong, Kecamatan Kebonsari, Madiun
Bentonit Sebagai pelapis briket agar tidak menyerap air dan lebih keras
Tepung tapioka Sebagai bahan perekat briket sekam padi
Bahan Penelitian
Briket dari limbah sekam padi
Sekam Padi
- Analisa komposisi - Analisa kadar air
Karbonisasi sekam padi hingga menjadi arang
sekam padi pada furnace
Pencampuran bahan baku dengan bahan perekat
(sesuai variabel)
Pencetakan briket dengan ukuran
diameter = 10 cm, tinggi = 5,5 cm
Pengeringan briket selama 2-3 hari
dengan sinar matahari
Pelapisan briket dengan bentonit
Produk Briket terbentuk
Uji pembakaran briket - Analisa kadar air - Analisa volatile matters - Analisa kadar abu - Analisa heating value - Analisa kuat tekan
Non-Karbonisasi
Kar
bo
nis
asi
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Bahan dan Mutu Briket
Parameter Uji Hasil Uji (%)
Kadar air 10,84
Kadar abu 27,35
Protein 4,08
Serat Kasar 16,48
Karbohidrat 11,38
Lemak 0,21
Lain-lain 29,66
Uji Bahan Sekam Padi
Komposisi Sekam Padi dari Desa Kedondong, Kecamatan Kebonsari, Madiun Hasil Uji Laboratorium
Hasil Analisa Mutu Briket
Analisa Kadar Air Analisa kadar air untuk mengetahui kandungan air produk briket. Analisa ini dilakukan dengan memanaskan sampel briket dalam oven dengan temperatur 100°C.
Hasil Analisa Kadar Air Grafik Kadar Air Briket Non Karbonisasi Grafik Kadar Air Briket Karbonisasi
6,90
7,00
7,10
7,20
7,30
7,40
7,50
7,60
7,70
7,80
0 5 10 15 20 25 30 35
%K
ad
ar
Air
% Bahan Perekat
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0 5 10 15 20 25 30 35
% K
ad
ar
Air
% Bahan Perekat
Analisa Volatile Matter
Analisa volatile matter dilakukan untuk mengetahui bagian yang hilang dari briket menjadi gas/uap pada saat proses pembakaran dengan suhu 900°C selama 15 menit pada cawan terbuka.
Hasil Analisa Volatile Matter Grafik Volatile Matter Briket Non Karbonisasi Grafik Volatile Matter Briket Karbonisasi
44,80
45,00
45,20
45,40
45,60
45,80
46,00
46,20
46,40
0 5 10 15 20 25 30 35
% V
ola
tile
Ma
tter
% Bahan Perekat
58,50
59,00
59,50
60,00
60,50
61,00
61,50
0 5 10 15 20 25 30 35
% V
ola
tile
Ma
tter
% Bahan Perekat
Analisa Kadar Abu Abu yang terkandung dalam bahan bakar padat adalah mineral yang tidak dapat terbakar dan tertinggal setelah proses pembakaran dan reaksi-reaksi yang menyertainya selesai.
Hasil Analisa Kadar Abu Grafik Kadar Abu Briket Non Karbonisasi Grafik Kadar Abu Briket Karbonisasi
15,20
15,30
15,40
15,50
15,60
15,70
15,80
15,90
16,00
16,10
0 5 10 15 20 25 30 35
%K
ad
ar
Ab
u
% Bahan Perekat
10,60
10,80
11,00
11,20
11,40
11,60
11,80
12,00
0 5 10 15 20 25 30 35
% K
ad
ar
Ab
u
% Bahan Perekat
Analisa Fixed Carbon Fixed carbon adalah komponen yang bila terbakar tidak membentuk gas atau bisa juga disebut kandungan karbon tetap yang terdapat pada bahan bakar padat yang berupa arang.
Hasil Analisa Fixed Carbon Grafik Fixed Carbon Briket Non Karbonisasi Grafik Fixed Carbon Briket Karbonisasi
30,40
30,60
30,80
31,00
31,20
31,40
31,60
31,80
32,00
32,20
0 5 10 15 20 25 30 35
% F
ixed
Ca
rbo
n
% Bahan Perekat
21,00
21,50
22,00
22,50
23,00
23,50
24,00
0 5 10 15 20 25 30 35
%
Fix
ed C
arb
on
% Bahan Perekat
Analisa Heating Value Analisa heating value dilakukan untuk mengetahui nilai kalor yang terkandung dalam setiap produk briket. Nilai kalor adalah nilai yang menyatakan jumlah panas yang terkandung dalam bahan bakar.
Hasil Analisa Heating Value Grafik Heating Value Briket Non Karbonisasi Grafik Heating Value Briket Karbonisasi
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 5 10 15 20 25 30 35
Nil
ai
Ka
lori
(k
ka
l/k
g)
% Bahan Perekat
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 5 10 15 20 25 30 35
Nil
ai
Ka
lori
(k
ka
l/k
g)
% Bahan Perekat
Analisa Waktu Penyalaan
Analisa titik nyala dilakukan untuk mengetahui lama waktu yang dibutuhkan briket untuk menyala.
Hasil Analisa Waktu Penyalaan Grafik Waktu Penyalaan Briket Non Karbonisasi Grafik Waktu Penyalaan Briket Karbonisasi
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
0 5 10 15 20 25 30 35
Wa
ktu
Pen
ya
laa
n (
men
it)
% Bahan Perekat
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15 20 25 30 35
Wa
ktu
Pen
ya
laa
n (
men
it)
% Bahan Perekat
Analisa Lama Pembakaran
Analisa lama pembakaran dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan briket terbakar habis menjadi abu.
Hasil Analisa Lama Pembakaran Grafik Lama Pembakaran Briket Non Karbonisasi Grafik Lama Pembakaran Briket Karbonisasi
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
0 5 10 15 20 25 30 35
La
ma
Pem
ba
ka
ran
(m
enit
)
% Bahan Perekat
112
114
116
118
120
122
124
126
0 5 10 15 20 25 30 35
La
ma
Pem
ba
ka
ran
(m
enit
)
% Bahan Perekat
Grafik Kuat Tekan Briket Non Karbonisasi Grafik Kuat Tekan Briket Karbonisasi
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0 5 10 15 20 25 30 35
Ku
at
Tek
an
(k
g/c
m2)
% Bahan Perekat
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 5 10 15 20 25 30 35
Ku
at
Tek
an
(k
g/c
m2)
% Bahan Perekat
Analisa Kuat Tekan Analisa kuat tekan briket dilakukan untuk mengetahui seberapa besar daya tahan briket yang berpengaruh pada saat pengemasan, pengangkutan dan pemasarannya.
Hasil Analisa Kuat Tekan
Briket Terbaik Hasil Penelitian
Berdasarkan hasil yang didapat, briket dengan hasil terbaik ditunjukkan pada briket dengan variabel rasio perekat sebesar 80:20 karena mempunyai hasil heating value dari briket tersebut cukup besar serta kuat tekan yang cukup baik. Bila dibandingkan dengan variabel perekat yang lebih rendah heating value dari briket akan lebih besar, namun kuat tekan dari briket sangatlah kecil sehingga tidak dapat membentuk sebuah briket karena rapuh. Begitu pula dengan variabel perekat yang lebih tinggi, kuat tekan dari briket cukup besar namun memiliki heating value yang kecil.
Perbandingan standar kualitas briket hasil penelitian, briket arang kayu sesuai SNI dan batubara
Parameter Briket Sekam Padi
non Karbonisasi
Briket Sekam Padi
Karbonisasi
Briket Arang Kayu
SNI
Batubara
(PT. Bukit Asam)
Nilai kalor (kkal/kg) 3922 5190 5000 6900
Kadar air (%) 5,758 7,381 < 8 12
Volatile matter (%) 59,459 45,714 < 15 36,5
Kadar Abu (%) 11,594 15,635 < 8 < 8
Kuat tekan (kg/cm2) 0,646 0,269 - 20
Analisa Ekonomi
Harga Produksi Briket (per 1 kg Briket)
Bahan Baku : Sekam Padi (Rp3000/50kg) = Rp 60 /kg briket
Tepung Tapioka (Rp6500/kg) = Rp 1625 /kg briket
Bentonit (Rp4000/kg) = Rp 40 / kg briket
Jasa Produksi + Utilitas + Alat Pencetak = Rp 140 / kg briket
TOTAL = Rp 2000 / kg briket
Harga Batu Bara (PT. Bukit Asam) = Rp 830 / kg
Harga LPG = Rp 15000 / 3kg
= Rp 5000 / kg
Analisa Ekonomi
Perbandingan Kebutuhan Batu Bara dan Briket Sekam Padi (Skala Industri) Heating Value Batu Bara = 6900 kkal / kg Heating Value Briket Sekam Padi Karbonisasi = 5190 kkal / kg Q Batu Bara : Q Briket = 6900 : 5190 1 : 1,33 Kebutuhan Briket untuk menggantikan kebutuhan 1 kg Batu Bara adalah 1,33 kg Harga Briket Alternatif Batu Bara = 1,33 x Rp 2000 = Rp 2660 Ditinjau dari segi ekonomi, batu bara tidak layak digantikan dengan briket sekam padi karena harga briket yang lebih mahal Rp 1830 dari harga batu bara
Analisa Ekonomi
Perbandingan Kebutuhan LPG dan Briket Sekam Padi (Skala Rumah Tangga)
Heating Value LPG = 11200 kkal / kg
Heating Value Briket Sekam Padi Karbonisasi = 5190 kkal / kg
Q LPG : Q Briket = 11200 : 5190
1 : 2,158
Kebutuhan Briket untuk menggantikan kebutuhan 1 kg LPG adalah 2,158 kg
Harga Briket Alternatif LPG = 2,158 x Rp 2000 = Rp 4316
Ditinjau dari segi ekonomi, LPG layak digantikan dengan briket sekam padi karena harga briket yang lebih murah Rp 684 dari harga LPG
Analisa Ekonomi
Rekomendasi untuk alternatif bahan bakar untuk skala industri
Heating Value Batu Bara = 6900 kkal / kg
Heating Value Sekam Padi = 4000 kkal / kg
Q Batu Bara : Q Sekam Padi = 6900 : 4000
1 : 1,725
Kebutuhan Sekam Padi untuk menggantikan kebutuhan 1 kg Batu Bara adalah 1,725 kg
Harga Sekam Padi Alternatif Batu Bara = 1,725 x Rp 60 = Rp 103,5
Lampiran Gambar Briket Karbonisasi Briket Non-Karbonisasi
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Briket sekam padi terbaik hasil penelitian ini adalah briket karbonisasi dengan variabel sekam padi : perekat sebesar 80 : 20 . 2. Nilai kalori dan kuat tekan briket : Metode non karbonisasi Variabel sekam padi : perekat = 80 : 20 mempunyai nilai kalori = 3922 kkal; kuat tekan = 0,646 kg/cm2 Metode karbonisasi Variabel sekam padi : perekat 80 : 20 mempunyai nilai kalori = 5190 kkal ; kuat tekan = 0,269 kg/cm2
3. Lama pembakaran briket : Metode non karbonisasi Variabel sekam padi : perekat = 80 : 20 mempunyai lama pembakaran 117 menit Metode karbonisasi Variabel sekam padi : perekat = 80 : 20 mempunyai lama pembakaran 98 menit
Saran
Pada penelitian selanjutnya dapat ditambahkan variasi campuran bahan baku atau perekat yang lain untuk mendapatkan karakteristik briket yang lebih baik, serta mencari temperatur dan waktu ideal proses karbonisasi untuk dapat memaksimalkan hasil karbonisasi dari bahan baku.
TERIMA KASIH