Studi Variasi Komposisi Bahan Penyusun Briket dari Kotoran Sapi dan Limbah Pertanian

8/2/2019 Studi Variasi Komposisi Bahan Penyusun Briket dari Kotoran Sapi dan Limbah Pertanian

1/112

Santosa, Mislaini R., dan Swara Pratiwi Anugrah

Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi PertanianUniversitas Andalas Kampus Limau Manis, Padang 25163

e-mail : [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


2/112

PENDAHULUAN

Minyak bumi adalah energi yang tidak dapat diperbaharui,tetapi dalam kehidupan sehari-hari bahan bakar minyakmasih menjadi pilihan utama sehingga akan

mengakibatkan menipisnya cadangan minyak bumi.Minyak tanah di Indonesia yang selama ini disubsidi,menjadi beban yang sangat berat bagi pemerintahIndonesia karena nilai subsidinya meningkat pesat menjadilebih dari 49 triliun rupiah per tahun dengan penggunaan

lebih kurang 10 juta kilo liter per tahun. Hal ini berdampaknaiknya harga minyak bumi di pasar global, menjadikanharga minyak tanah sebagai konsumsi publik yang palingbesar, langka dan mahal di pasaran (Yusuf, 2010).


3/112

Sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui diIndonesia cukup banyak, di antaranya adalah

biomassa atau bahan-bahan limbah organik. Beberapabiomassa memiliki potensi yang cukup besar adalahlimbah kayu, sekam padi, jerami, ampas tebu,tempurung kelapa, cangkang sawit, kotoran ternak,

dan sampah kota. Biomassa dapat diolah dandijadikan sebagai bahan bakar alternatif, contohnyadengan pembuatan briket. Briket mempunyaikeuntungan ekonomis karena dapat diproduksi secara

sederhana, memiliki nilai kalor yang tinggi, danketersediaan bahan bakunya cukup banyak diIndonesia sehingga dapat bersaing dengan bahanbakar lain.


4/112

Pemanfaatan kotoran sapi untuk dijadikan pupukorganik masih belum optimal, karena petani belumbisa merubah kebiasaan dalam menggunakan pupukkimia untuk meningkatkan produksi tanaman. Hal ini

menyebabkan masih banyak kotoran sapi yang tidakdimanfaatkan.


5/112

Kotoran sapi menghasilkan kalor sekitar 4000 kal/gdan gas metan (CH4) yang cukup tinggi. Gas metanmerupakan salah satu unsur penting dalam briketyang berfungsi sebagai penyulut, yaitu agar briketyang dihasilkan diharapkan mudah terbakar. Limbahpertanian dapat menghasilkan energi kalor sekitar6000 kal/g. Limbah pertanian yang terdiri dari sekammemiliki kadar karbon 1,33 %, jerami mempunyaikadar karbon 2,71 %, dan tempurung kelapa memilikkadar karbon yang tinggi sebesar 18,80 %(Pancapalaga, 2008).


6/112

Pemanfaatan kotoran sapi dan limbah pertanian

berupa sekam, jerami, dan tempurung kelapa sebagaibahan baku dalam pembuatan briket merupakan salahsatu bahan bakar alternatif yang tepat sebagai sumberbahan bakar untuk mengurangi pengunaan minyak

tanah. Untuk itu perlu dilakukan penelitian tentangvariasi komposisi bahan penyusun briket tersebut.


7/112

TUJUAN Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :

1. Mengetahui karakteristik briket campuran kotoran

sapi dan limbah pertanian. 2. Mendapatkan komposisi terbaik dalam pembuatan

briket.

3. Mengetahui pengaruh komposisi bahan baku

terhadap laju pembakaran briket.


8/112

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September

sampai dengan Oktober 2010, di Bengkel FakultasTeknologi Pertanian, Laboratorium Pusat PenelitianPemanfaatan Iptek Nuklir (P3IN) Fakultas Pertanian,dan Laboratorium Nonruminansia Fakultas

Peternakan Universitas Andalas.


9/112

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian iniadalah limbah pertanian yaitu sekam, jerami, dantempurung kelapa. Selain itu diperlukan juga kotoransapi, tepung tapioka, dan air. Alat-alat yang digunakan

dalam melaksanakan penelitian ini adalah alatpengepres briket dengan cetakan berdiameter 2 cmdan tinggi 3 cm, drum, ayakan 50 mesh dan 70 mesh,oven, timbangan digital,force gauge, thermometer,

stopwatch, desikator, bomb kalorimeter, cawanporselin, penjepit cawan, alat-alat tulis, dan peralatanyang mendukung.


10/112

Metode Penelitian Langkah pertama dalam penelitian adalah pembuatan

briket yang meliputi proses penyiapan bahan baku berupakotoran sapi dan limbah pertanian (sekam, jerami, dan

tempurung kelapa). Bahan baku limbah pertaniandikarbonisasi, selanjutnya arang dari hasil karbonisasidilakukan pengecilan ukuran, kemudian diayak untukmenghasilkan ukuran yang seragam. Bahan yang telahdiayak lalu dicampur dengan perbandingan, yaitu : A =

perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi : limbahpertanian = 1:1, B = perlakuan dengan perbandingankotoran sapi : limbah pertanian = 1:2, dan C = perlakuandengan perbandingan kotoran sapi : limbah pertanian =1:3.


11/112

Bahan selanjutnya dicampur dengan perekat tapiokasebanyak 30 % dari berat adonan briket. Adonan

briket yang telah tercampur tersebut dimasukkan kedalam cetakan yang berbentuk silinder dengandiameter 2 cm dan tinggi 3 cm, selanjutnya hasilcetakan dikeringkan di dalam oven. Briket hasilpengeringan kemudian dilakukan uji karakteristikmeliputi : kadar air, kadar abu, kadar karbon, nilaikalor, kerapatan (density), dan kuat tekan.Pengamatan lama nyala api, laju pembakaran danefisiensi juga dilakukan untuk mengetahui hubungan

komposisi bahan baku berhadap laju pembakaranbriket.


12/112

Metode penelitian yang digunakan adalah metodeeksperimen dengan tiga perlakuan, sebagai perlakuan

adalah perbandingan komposisi kotoran sapi danlimbah pertanian. Setiap perlakuan dilakukan dengantiga kali pengulangan. Pengujian dilakukan dengantiga perlakuan komposisi yang akan diamati, yaitu :

A = perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi :limbah pertanian = 1:1

B = perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi :limbah pertanian = 1:2

C = perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi :

limbah pertanian = 1:3 Pengolahan data dilakukan dengan menghitung nilai

rata-rata dari setiap ulangan.


13/112

Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini terdiri dari 2 tahap, yaitupembuatan briket dan pengujian briket.

Tahap Pembuatan Briket Tahap Pengujian Briket


14/112

Tahap Pembuatan Briket

Proses yang dilakukan dalam pembuatan briket, yaitu : 1. Penyiapan Bahan Baku Bahan baku yang disiapkan adalah kotoran sapi dan

limbah pertanian berupa sekam, jerami, dan tempurung kelapa.Bahan tersebut dikumpulkan dan dibersihkan dari material-material tidak berguna. Proses pengambilan kotoran sapidilakukan dalam satu kali pengambilan dalam jumlah banyak,hal ini dilakukan untuk menghindari heterogenitas kotoran sapi

yang digunakan dalam penelitian.

Kotoran sapi dikeringkan di bawah sinar matahariselama tujuh hari, lamanya pengeringan ini disebabkan karenasaat penelitian ini kondisi cuaca mendung dan curah hujan yangcukup tinggi, setelah cukup kering kotoran sapi ditumbuk untukmembuat ukuran partikel menjadi lebih kecil, kemudian diayakdengan ayakan 50 mesh.


15/112

2. Proses Karbonisasi

Bahan-bahan seperti sekam, jerami, dantempurung kelapa, selanjutnya dikarbonisasi denganmenggunakan drum bekas yang bersih. Drum diberilubang-lubang kecil pada bagian dasar agar tetap ada udara

yang masuk ke dalam drum.

Pada proses karbonisasi kegiatan yangdilakukan adalah bahan dimasukkan ke dalam drum yangtelah diletakkan pada tatakan batu dan api dinyalakan.Semua bahan dalam drum akan terbakar menjadi arang,

ditandai dengan terlihat asap putih dari atas drum. Bahandalam drum akan menyusut seiring dengan terjadinyapengarangan di bagian bawah. Ketika semua bahan telahmenjadi arang, segera dinginkan dengan cara disiramdengan air hingga bara dalam arang mati.


16/112

3. Pengecilan Ukuran

Pengecilan ukuran bahan dilakukan denganmenggunakan lesung. Hasil pengecilan bahan diayakdengan ayakan 50 mesh untuk jerami dan sekam,sedangkan 70 mesh untuk tempurung kelapa.

Pemilihan ukuran ayakan pada setiap bahan tersebutberdasarkan pada pernyataan Pancapalaga (2008),yaitu sekam dan jerami diayak dengan ukurankelolosan 50 mesh dan arang tempurung kelapa

dengan ukuran kelolosan 70 mesh.


17/112

4. Pembuatan Adonan Briket

Bahan yang telah disaring lalu dicampur

dengan perbandingan sebagaimana perlakuan, yaitu : A = perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi : limbah

pertanian = 1:1

B = perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi : limbah

pertanian = 1:2 C = perlakuan dengan perbandingan kotoran sapi : limbah

pertanian = 1:3

Bahan tersebut selanjutnya dicampurkandengan perekat tapioka sebanyak 30 % dari berat adonanbriket sampai membentuk semacam adonan yang cukupkering. Semakin banyak perekat yang digunakan, makabriket lebih kuat dan tahan pecah.


18/112

5. Pencetakan Briket

Bahan baku yang telah tercampur dimasukkan kedalam cetakan yang berbentuk silinder dengandiameter 2 cm dan tinggi 3 cm, kemudian dilakukanpengepresan dengan tekanan 100 N/cm2.

Kapasitas alat pengepres ditentukan oleh berat briketyang dihasilkan per satuan waktu. Kapasitaspengepresan dihitung dengan menggunakan rumus :

Kp= Bb / t ... (1)

dengan :

Kp = kapasitas pengepresan (kg/jam)

Bb = berat briket yang dihasilkan (kg)

t = waktu pengepresan (jam)


19/112

6. Pengeringan

Hasil cetakan dikeringkan di dalam oven dengan suhu60 oC selama 24 jam, tujuannya untuk menurunkankandungan air pada briket, sehingga briket cepat

menyala dan tidak berasap. Suhu yang terlalu tinggidapat mengakibatkan hasil cetakan menjadi retak.


20/112

Tahap Pengujian Briket Tahap pengujian briket adalah tahap melakukan uji

karakteristik briket untuk mengidentifikasi apakahbriket yang dihasilkan berkualitas bagus yang sesuaidengan SNI, langkah-langkah pengujian yangdilakukan meliputi kadar abu, kadar air, kadar karbon,nilai kalor, kerapatan massa, kuat tekan, lama nyalaapi, dan laju pembakaran.


21/112

Pengamatan Karakteristik Briket

Kadar Air

Penetapan kadar air merupakan suatu cara untukmengukur banyaknya air yang terdapat di dalam suatubahan. Kadar air sampel ditentukan dengan metode ovencaranya adalah bahan ditimbang dengan timbangananalisis dengan berat bahan dalam cawan alumunium yang

telah diukur bobot keringnya secara teliti, kemudiandikeringkan dalam oven pada suhu 105 oC sampai beratnyakonstan. Bahan didinginkan dalam desikator dan timbangkembali. Kadar air bahan dapat dihitung sebagai berikut :


22/112


23/112

Kadar Abu dan Kadar Karbon

Pengukuran kadar abu merupakan residu anorganik yang

terdapat dalam bahan. Abu dalam bahan ditetapkandengan menimbang sisa mineral sebagai hasil pembakaran(abu sisa pembakaran) bahan organik pada suhu 550 0C.Prinsip kerja metode ini dengan cara sebagai berikut :

1. Sampel ditimbang dan dimasukkan ke dalam cawan

porselen. 2. Sampel dipanaskan sampai menjadi arang dan tidak

mengeluarkan asap.

3. Kemudian diabukan di dalam tanur pada suhu 600 oC

hingga menjadi abu. 4. Sampel dinginkan dalam desikator selama 15 menit dan

timbang segera setelah mencapai suhu ruang.

Perhitungan :


24/112


25/112

Nilai Kalor

Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas

baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatubenda. Nilai kalor diperoleh dari briket dengan datalaboratorium. Prosedur kerja untuk menentukan nilaikalori yaitu :

.a. Sampel dibuat pelet dan ditimbang, kemudian pelettersebut dimasukkan ke dalam cawan pembakar tepatdi bawah lengkungan kawat sumbu yang keduaujungnya telah diikatkan pada kedua elektroda.


26/112

.b. Rangkaian tersebut kemudian dimasukkan kedalam bomb yang sebelumnya telah diisi akuadessebanyak 1 ml ke dalam bomb, selanjutnya ditutuprapat dan dialiri gas oksigen melalui katup kurang

lebih 35 atm. Bomb dimasukkan ke dalam kalorimeteryang telah diisi air sebanyak 2 liter, dan dihubungkandengan unit pembakar.


27/112

.c. Kalorimeter ditutup dan termometer dipasang pada

tutup kalorimeter, sehingga skala bagian bawah tepatpada angka 19 oC. Temperatur konstan pengaduklistrik dihidupkan dan dibiarkan selama 5 menit,kemudian sumber tegangan arus 23 volt dihidupkan

untuk membakar kawat sumbu dan cuplikan. Padasaat ini temperatur diamati maka temperatur akannaik dengan cepat, setelah itu konstan dan akhirnyasedikit demi sedikit akan turun, kemudian sumber

tegangan pembakar dan pengaduk dimatikan.


28/112

Kerapatan (Density)

Kerapatan massa dapat dilakukan perhitungan denganpersamaan berikut:

. = m.(6)

V dengan :

= kerapatan (g/cm3)

m = massa (g)

V = volume silinder (cm3)


29/112

Kuat Tekan

Uji kuat tekan dilakukan dengan menggunakanforcegauge untuk mengetahui kekuatan briket dalammenahan beban dengan tekanan tertentu. Kuat tekanbriket dapat dihitung dengan persamaan :

Kuat tekan (N/cm2) = gaya (N) (7)

luas (cm2)


30/112

Hubungan Komposisi Bahan Baku Terhadap LajuPembakaran Briket

Nyala Api Uji nyala api dilakukan untuk mengetahui berapa

lama waktu briket habis sampai menjadi abu.Pengujian lama nyala api dilakukan dengan cara briket

dibakar seperti pembakaran terhadap arang.Pencatatan waktu dimulai ketika briket menyalahingga briket habis atau telah menjadi abu.Pengukuran ini waktu menggunakan stopwatch.


31/112

Laju Pembakaran Briket

Laju pembakaran briket adalah kecepatan brikethabis sampai menjadi abu dengan berat tertentu. Lajupembakaran dapat dihitung dengan menggunakanrumus :(persamaan 8) :

Laju pembakaran briket (g/detik) = berat briket (g)

waktu sampai briket

habis (detik)


32/112

Efisiensi

Efisiensi briket diperoleh dengan menggunakan nilai

kalori pada masing-masing perlakuan komposisikotoran sapi dan limbah pertanian. Efisiensi diukurdengan menggunakan rumus :

Efisiensi (%) = Output x 100 % ...(9)

Input

dengan :

Output = jumlah total energi untuk memasak air (kal) Input = nilai kalor dari berat briket yang digunakan

(kal)


33/112

Energi untuk memasak air merupakan nilai kalor atau

panas yang dihasilkan briket sampai air mendidih atausampai suhu tertentu dengan rumus :

Q = m . c . t ...(10)

dengan :

Q = jumlah panas untuk mendidihkan air

(kal)

c = panas jenis air (kal/g.0C)

m = massa briket (g)

t = kenaikan suhu (0C)


34/112

HASIL Pembuatan Briket

Langkah pertama dalam penelitian ini adalah tahappembuatan briket. Briket dibuat dengan campurankotoran sapi dan limbah pertanian berupa tempurung

kelapa, sekam, dan jerami. Pembuatan briketdilakukan di Bengkel Fakultas Teknologi Pertanian.Kadar air arang tempurung kelapa, jerami, sekam dankotoran sapi terlebih dahulu dianalisis sebelum

dilakukan pembuatan briket. Kadar air bahan yangdiperoleh dapat dilihat pada Tabel 1.


35/112


36/112

Proses yang dilakukan dalam pembuatan briket, yaitu :

1. Penyiapan Bahan Baku

Bahan baku yang disiapkan adalah kotoransapi, sekam, jerami, dan tempurung kelapa. Bahandijemur di bawah sinar matahari, setelah cukup keringkotoran sapi ditumbuk untuk membuat ukuranpartikel menjadi lebih kecil, kemudian diayak denganayakan 50 mesh. Bahan baku pembuatan briket dapatdilihat pada Gambar 1.


37/112


38/112

2. Proses Karbonisasi

Bahan yang telah dikeringkan dikarbonisasidengan menggunakan drum, ketika semua bahantelah menjadi arang segera dinginkan dengan caradisiram dengan air hingga bara mati. Proses

karbonisasi dan hasil karbonisasi pada tiap-tiap bahandapat dilihat pada Gambar 2 dan 3.


39/112


40/112


41/112

3. Pengecilan Ukuran Bahan Pengecilan ukuran arang dilakukan dengan

menggunakan lesung. Hasil pengecilan ukuran diayakdengan ayakan 50 mesh untuk jerami dan sekam,

sedangkan 70 mesh untuk tempurung kelapa. Gambarpengecilan ukuran bahan dan pengayakan dapatdilihat pada Gambar 4 dan 5.


42/112


43/112

4. Pembuatan Adonan Briket

Bahan yang telah diayak lalu dicampur denganperbandingan kotoran sapi : limbah pertanianberturut-turut 1:1, 1:2, dan 1:3, selanjutnyadicampurkan dengan bahan perekat tapioka sebanyak30 % dari berat adonan briket. Berat kotoran sapi,limbah pertanian, dan perekat pada masing-masingperlakuan perbandingan dapat dilihat pada Tabel 2.Gambar pencampuran dapat dilihat pada Gambar 6.


44/112


45/112


46/112

5. Pencetakan Briket

Adonan briket yang telah tercampur tersebutdimasukkan ke dalam cetakan yang berbentuk silinderdengan diameter 2 cm dan tinggi 3 cm. Gambar alat

pengepres dapat dilihat pada Gambar 7 danpencetakan dapat dilihat pada Gambar 8.


47/112


48/112


49/112

Alat pengepres ini memiliki 20 buah cetakan, setiap

cetakan diisi adonan briket sebanyak 6 g. Jadi, totaladonan briket yang dibutuhkan dalam satu kali prosespencetakan dan pengepresan adalah 120 g. Datakapasitas kerja alat pengepres dapat dilihat pada Tabel

3.


50/112


51/112

Dari Tabel 3 terlihat bahwa kapasitas kerja alat padasemua perlakuan perbandingan sama yaitu sebesar 60g/detik. Hal ini karena alat bekerja dengan tekananyang konstan sebesar 100 N/cm2 dan berat briket yangdihasilkan sama, maka waktu yang dibutuhkan dalampengepresan pada masing-masing perlakuanperbandingan adalah sama. Ukuran briket setelahdiberi tekanan sebesar 100 N/cm2 dapat dilihat padaTabel 4.


52/112


53/112

Berdasarkan Tabel 4 terlihat bahwa ukuran briket yang

terkecil terdapat pada perlakuan perbandingankotoran sapi : limbah pertanian adalah 1:3. Hal inidisebabkan oleh pengaruh porositas bahan yangdihasilkan dari ukurun butiran partikel. Pada

perbandingan 1:3 menghasilkan briket yang memilikipermukaan lebih rapat dan porositas lebih kecildibanding dengan briket pada perbandingan 1:1 dan1:2. Jumlah tempurung kelapa yang banyak dengan

ukuran partikel yang lebih kecil (70 mesh) padaperbandingan 1:3, sehingga mampu meningkatkankerapatan antar partikel.


54/112

6. Pengeringan

Briket hasil cetakan dikeringkan di dalam oven dengansuhu 60 oC selama 24 jam. Pemilihan suhu tersebutberdasarkan pada pernyataan Wijayanti (2009), yaitupengeringan briket dengan oven menggunakan suhu60 oC. Briket hasil pengeringan dapat dilihat padaGambar 9.


55/112


56/112

Briket hasil pengeringan kemudian dilakukan uji

karakteristik meliputi : kadar air, kadar abu, kadarkarbon, nilai kalor, kerapatan (density), dan kuattekan. Pengamatan nyala api, laju pembakaran danefisiensi juga dilakukan untuk mengetahui hubungan

komposisi bahan baku berhadap laju pembakaranbriket.

K k i ik B ik


57/112

Karakteristik Briket Pengujian analisis kadar air, kadar abu, dan karbon

dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian PemanfaatanIptek Nuklir (P3IN) Fakultas Pertanian dan analisis nilaikalor briket dilakukan di Laboratorium NonruminansiaFakultas Peternakan Universitas Andalas.

Kadar Air Kadar air briket berpengaruh terhadap nilai kalor. Semakin

kecil nilai kadar air, maka semakin tinggi nilai kalornya.Briket arang mempunyai sifat higroskopis yang tinggi,sehingga perhitungan kadar air bertujuan untukmengetahui sifat higroskopis briket arang hasil penelitian.Pengukuran kadar air dilakukan mulai dari adonan briket,briket setelah dipres dan briket setelah dikeringkan dengan

oven pada suhu 600

C selama 24 jam. Berdasarkan hasil analisis dan perhitungan yang dilakukan

terhadap kondisi kadar air dapat dilihat pada Tabel 5,Gambar 10, 11 dan 12.


58/112


59/112

Dari Tabel 5 terlihat bahwa nilai kadar air adonan yangterendah sebesar 20,08 % terdapat pada perlakuan

perbandingan kotoran sapi : limbah pertanian = 1:3,sedangkan nilai kadar air adonan yang tertinggi yaitu24,31 % terdapat pada perlakuan perbandingankotoran sapi : limbah pertanian = 1:1. Hal ini

menunjukkan briket yang dibuat dari bahan bakudengan campuran kotoran sapi yang banyak akanmenyebabkan kandungan air tinggi (Pancapalaga,2008).


60/112


61/112


62/112

Pada Gambar 11 terlihat bahwa nilai kadar air briketsetelah dipres yang terendah terdapat pada perlakuankotoran sapi : limbah pertanian = 1:3, hal ini karenakadar air awal adonan briket pada perlakuanperbandingan 1:3 mempunyai nilai kadar air terendahdi antara kadar air pada perlakuan perbandingankotoran sapi dan limbah pertanian sebesar 1:1 dan 1:2.Nilai kadar air briket setelah dipres yang tertinggiterdapat pada perlakuan perbandingan kotoran sapi :limbah pertanian = 1:1.


63/112

Pada Gambar 11 terlihat pula bahwa nilai kadar airakhir briket terendah sebesar 5,55 % terdapat pada

perlakuan komposisi perbandingan kotoran sapi :limbah pertanian adalah 1:3, sementara nilai kadar airakhir briket tertinggi yaitu 7,49 % terdapat padakomposisi perbandingan kotoran sapi : limbah

pertanian adalah 1:1. Kadar air yang tinggi pada komposisi perbandingan

kotoran sapi : limbah pertanian adalah 1:1. Hal inidisebabkan karena jumlah pori-pori masih cukup

banyak sehingga mampu menyerap air. Kadar air yangtinggi akan menyebabkan menurunnya nilai kaloridan efisiensi pembakaran.


64/112

Menurut Pancapalaga (2008), tingginya kadar air pada

serbuk kotoran sapi karena serbuk kotoran sapimemiliki jumlah pori-pori yang banyak dan masihmengandung komponen-komponen kimia sepertiselulosa, lignin, dan hemiselulosa.


65/112


66/112

Nilai kadar air akhir pada setiap perlakuan masihdibawah nilai SNI yaitu kecil dari 8 %. Hal ini berarti

bahwa nilai kadar air telah memenuhi SNI.Kandungan air yang tinggi pada briket akanmenyulitkan penyalaan briket dan mengurangitemperatur pembakaran.

Hasil analisis varian (anova) dengan selangkepercayaan 95 % terhadap kadar air akhir briketdapat dilihat pada Tabel 6.


67/112


68/112

Dari Tabel 6 dapat dilihat bahwa F-Hitung > F-Tabel,hal ini berarti berbeda nyata (*). Untuk menentukan

perlakuan mana yang berbeda nyata dengan yang lain,maka perlu dilakukan uji lanjut BNT. Nilai BNT (0.05)adalah 0,747. Jika selisih-selisih setiap perlakuan >0,747 berarti berbeda nyata, sedangkan < 0,747 berarti

bahwa kedua perlakuan tidak berbeda nyata. Darihasil uji BNT diperoleh bahwa perlakuan A dan Bberbeda nyata, perlakuan A dan C berbeda nyata, danperlakuan B dan C berbeda nyata. Jadi, komposisi

bahan briket berpengaruh terhadap kadar air akhirbriket.

Kadar Abu


69/112

Kadar Abu

Abu merupakan bagian yang tersisa dari hasil pembakaran,dalam hal ini abu yang dimaksud adalah abu sisa

pembakaran briket. Salah satu penyusun abu adalah silika,pengaruhnya kurang baik terhadap nilai kalor briket arangyang dihasilkan. Nilai kadar abu briket pada setiapperlakuan komposisi dapat dilihat pada Gambar 13. DariGambar 13 terlihat bahwa nilai kadar abu terendah sebesar

7,10 % terdapat pada perlakuan perbandingan kotoran sapi: limbah pertanian = 1:3, sedangkan nilai tertinggi yaitu11,75 % terlihat pada perlakuan komposisi kotoran sapi :limbah pertanian = 1:1. Nilai kadar abu yang tinggi padaperlakuan perbandingan kotoran sapi : limbah pertanian =

1:1 disebabkan karena serbuk kotoran sapi yang dijadikanbahan baku tidak mengalami proses karbonisasi seperti

yang dilakukan pada bahan limbah pertanian. Kadar abuyang tinggi akan mempersulit proses penyalaan.


70/112


71/112

Dari Gambar 13 terlihat pula bahwa semakin banyakpenambahan limbah pertanian dalam komposisi,

maka nilai kadar abu briket yang dihasilkan akansemakin rendah. Hal ini disebabkan karena bahan darilimbah pertanian telah mengalami proses karbonisasisehingga kandungan yang terdapat dalam bahan

banyak yang terbuang. Hasil analisis varian (anova) terhadap kadar abu

dengan selang kepercayaan 95 % dapat dilihat padaTabel 7.


72/112


73/112

Dari Tabel 7 dapat dilihat bahwa F-Hitung < F-Tabel,berarti tidak berbeda nyata. Hal ini berarti uji anova yangdidapatkan dari ketiga perlakuan menunjukkan bahwa

komposisi tidak berpengaruh terhadap kadar abu briket.

Kadar Karbon

Kadar karbon terikat (fixed carbon) merupakan fraksi

karbon (C) yang terikat di dalam briket selain fraksi abu,air, dan zat menguap. Kadar karbon akan bernilai tinggiapabila kadar abu dan kadar zat menguap briket rendah.Selain itu, nilai kadar air yang rendah akan meningkatkannilai kadar karbon (Abidin, 1973 dalam Masturin, 2002).

Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan yangdilakukan, maka nilai kadar karbon dengan tiga perlakuankomposisi, didapatkan data seperti pada Gambar 14.


74/112

Dari Gambar 14 dapat dilihat bahwa nilai kadarkarbon terendah yaitu 51,18 % terdapat pada perlakuan

perbandingan kotoran sapi : limbah pertanian = 1:1dan nilai kadar karbon tertinggi sebesar 53,88 %terdapat pada perlakuan perbandingan kotoran sapi :limbah pertanian = 1:3.


75/112


76/112

Dari Gambar 14 dapat disimpulkan bahwapenambahan bahan limbah pertanian akan

meningkatkan kadar karbon. Hal ini sesuai denganPancapalaga (2008) yang menyatakan bahwa limbahpertanian merupakan biomassa yang mempunyaikadar selulosa cukup tinggi, kadar selulosa ini

merupakan sumber unsur karbon dalam briket. Hasil analisis varian (anova) dengan selang

kepercayaan 95 % terhadap kadar karbon dapatdilihat pada Tabel 8.


77/112

b l d d l h b h b l


78/112

Dari Tabel 8 dapat dilihat bahwa F-Hitung < F-Tabel,berarti tidak berbeda nyata. Hal ini berarti uji anova yangdidapatkan dari ketiga perlakuan menunjukkan bahwa

komposisi tidak berpengaruh terhadap kadar karbonbriket. Nilai Kalor Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket.

Semakin tinggi nilai kalor, semakin baik kualitas briketyang dihasilkan. Nilai kalor yang didapatkan darikomposisi briket dengan 3 perlakuan dapat dilihat padaGambar 15.

Berdasarkan Gambar 15 dapat disimpulkan bahwa

nilai kalor terendah terdapat pada perlakuan perbandingankotoran sapi : limbah pertanian = 1:1 sebesar 4.172,44 kal/gdan nilai kalor tertinggi terdapat pada perlakuanperbandingan kotoran sapi : limbah pertanian = 1:3 sebesar4.527,22 kal/g.


79/112

Hal ini terjadi karena briket pada komposisi 1:1memiliki kadar air dan kadar abu yang tinggi sehingga

menghasilkan nilai kalori yang rendah, sedangkanbriket pada perbandingan 1:3mempunyai kadar air dankadar abu yang rendah sehingga menghasilkan nilaikalori yang tinggi. Hal ini sesuai dengan pernyataan

Nurhayati (1974) dalam Masturin (2002), nilai kalordipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu briket.Semakin tinggi kadar air dan kadar abu briket, makadapat menurunkan nilai kalor pada briket yang

dihasilkan.


80/112


81/112

Dari Gambar 15 dapat dilihat bahwa penambahanbahan limbah pertanian akan meningkatkan nilai

kalor. Hal ini sesuai dengan Pancapalaga (2008) yangmenyatakan bahwa limbah pertanian dapatmenghasilkan energi kalor sekitar 6000 kal/g,sedangkan kotoran sapi menghasilkan kalor sekitar

4000 kal/g, jadi semakin banyak limbah pertaniandalam pencampuran pembuatan briket akanmenghasilkan nilai kalor yang besar dengan lamanyala api yang cepat.


82/112

Kerapatan Briket

Kerapatan merupakan perbandingan antara berat

dengan volume briket. Besar kecilnya kerapatandipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan penyusunbriket tersebut. Berdasarkan hasil pengamatan danperhitungan yang dilakukan terhadap nilai kerapatan

pada masing-masing perlakuan komposisi dapatdilihat pada Gambar 16.


83/112


84/112

Ukuran partikel yang lebih kecil dapat memperluas

bidang ikatan antar serbuk, sehingga dapatmeningkatkan kerapatan briket (Masturin, 2002). DariTabel 20 terlihat bahwa nilai kerapatan terendahterlihat pada perlakuan perbandingan kotoran sapi :

limbah pertanian = 1:1 sebesar 0,637 g/cm3

, sedangkankerapatan tertinggi terdapat pada perlakuanperbandingan kotoran sapi : limbah pertanian = 1:3sebesar 0,705 g/cm3. Menurut Subroto (2006),

kerapatan briket arang kayu yaitu besar dari 0,7 g/cm

3

.Hal ini berarti kerapatan pada perlakuanperbandingan 1:3 sesuai dengan standar briket arangkayu yaitu besar dari 0,7 g/cm3 sebesar 0,705 g/cm3.


85/112

Pada Gambar 16 ditunjukkan bahwa penambahantempurung kelapa (limbah pertanian) dengan ukuran

lebih kecil (70 mesh) berarti memperluas ikatan antarpartikel, sehingga dapat meningkatkan kerapatanbriket karena ikatan antar serbuk lebih kompak dankuat. Pada perbandingan 1:1 dengan ukuran serbuk

kotoran sapi 50 mesh tidak mempunyai ikatan antarserat yang kuat karena ukuran serbuk yang besar. Halini menyebabkan nilai kerapatan menjadi rendah


86/112

Hasil analisis varian (anova) dengan selangkepercayaan 95 % terhadap kuat tekan briket dapatdilihat pada Tabel 9.


87/112


88/112

Dari Tabel 9 dapat dilihat bahwa F-Hitung > F-Tabel,hal ini berarti berbeda nyata (*). Untuk menentukan

perlakuan mana yang berbeda nyata dengan yang lain,maka perlu dilakukan uji lanjut BNT. Nilai BNT (0.05)adalah 0,02963. Jika selisih-selisih setiap perlakuan >0,02963 berarti berbeda nyata, sedangkan < 0,02963

berarti bahwa kedua perlakuan tidak berbeda nyata.Dari hasil uji BNT diperoleh bahwa perlakuan Aberbeda nyata dengan perlakuan B, perlakuan Aberbeda nyata dengan perlakuan C, dan perlakuan B

berbeda nyata dengan perlakuan C. Jadi, komposisibahan penyusun briket berpengaruh terhadapkerapatan briket.

K t T k B ik t


89/112

Kuat Tekan Briket

Uji kuat tekan dilakukan dengan menggunakanforcegauge untuk mengetahui kekuatan briket dalam menahanbeban dengan tekanan tertentu. Tingkat kekuatan tersebutdiketahui ketika briket tidak mampu menahan beban lagi.Hasil analisis perbandingan penggunaan kotoran sapi danlimbah pertanian (sekam, jerami, dan tempurung kelapa)terhadap kuat tekan dapat dilihat pada Gambar 17.

Dari Gambar 17 terlihat bahwa kuat tekan terendah sebesar15,42 N/cm terdapat pada perlakuan perbandingankotoran sapi : limbah pertanian = 1:1 dan nilai kuat tekantertinggi sebesar 25,52 N/cm terdapat pada perlakuan

perbandingan kotoran sapi : limbah pertanian = 1:3.Menurut Triono (2006), semakin tinggi nilai kuat tekanbriket, maka daya tahan briket semakin baik.


90/112


91/112

Pada Gambar 17 terlihat bahwa penambahan bahan

limbah pertanian mempengaruhi nilai kuat tekanbriket. Hal ini disebabkan karena penggunaan limbahpertanian sebagai campuran briket dengan jumlahyang banyak menyebabkan kerapatan partikel pada

briket semakin tinggi, sehingga kuat tekan brikettersebut semakin tinggi.

Hasil analisis varian (anova) dengan selangkepercayaan 95 % terhadap kuat tekan briket dapat

dilihat pada Tabel 10.


92/112


93/112

Dari Tabel 10 dapat dilihat bahwa F-Hitung > F-Tabel,

hal ini berarti berbeda nyata (*). Untuk menentukanperlakuan mana yang berbeda nyata dengan yang lain,maka perlu dilakukan uji lanjut BNT. Nilai BNT (0.05)adalah 2,695. Hasil uji BNT didapatkan bahwa

perlakuan A berbeda nyata dengan perlakuan B,perlakuan A berbeda nyata dengan perlakuan C, danperlakuan B tidak berbeda nyata dengan perlakuan C.


94/112

Mutu Briket Berdasarkan SNI

Berdasarkan pengujian mutu yang telah dilakukanyaitu perbandingan komposisi bahan penyusun briketdari limbah pertanian dan kotoran sapi, makadidapatkan nilai karakteristik dari tiap-tiap komposisibriket dan dibandingkan dengan SNI yangditunjukkan pada Tabel 11.


95/112

b l d d l h b h k d b d k


96/112

Dari Tabel 11 dapat dilihat bahwa jika dibandingkandengan briket SNI maka beberapa sifat kimia briket ini

masih termasuk dalam standar tersebut, seperti kadarair pada komposisi A, B, dan C serta kadar abu yangterdapat pada perlakuan C. Beberapa sifat sepertikadar karbon dan nilai kalor tidak sesuai dengan SNI.

Dari ketiga perlakuan komposisi, maka perlakuan Cyang sifat karakteristiknya mendekati dengan nilaiparameter pada SNI.

H b K i i B h B k t h d L j


97/112

Hubungan Komposisi Bahan Baku terhadap LajuPembakaran Briket

Nyala Api Uji nyala api dilakukan untuk mengetahui berapa

lama waktu briket habis sampai menjadi abu.Pengamatan menggunakan briket sebanyak 100 g.Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukanterhadap nyala api dapat dilihat pada Gambar 18. DariGambar 18 dapat dilihat bahwa nyala api yang lamaterdapat pada perlakuan perbandingan kotoran sapi :limbah pertanian = 1:1 sebesar 63,00 menit dan nyala

api yang cepat terdapat pada perlakuan perbandingankotoran sapi : limbah pertanian = 1:3 sebesar 58,53menit.


98/112


99/112

Dari Gambar 18 dapat disimpulkan bahwa pada briket

kotoran sapi dengan limbah pertanian menunjukkan,semakin banyak limbah pertanian dalampencampuran pembuatan briket akan menghasilkannyala api yang cepat dan nilai kalor akan tinggi

(Pancapalaga, 2008).


100/112

Laju Pembakaran

Laju pembakaran briket adalah kecepatan briket

habis sampai menjadi abu dengan berat 100 g. Lajupembakaran briket dipengaruhi oleh faktor nilai kalordan kadar air. Hasil analisis laju pembakaran daripenggunaan kotoran sapi dan limbah pertanian

(sekam, jerami, dan tempurung kelapa) dapat dilihatpada Gambar 19.

Dari Gambar 19 didapatkan bahwa laju pembakaranpada briket perlakuan perbandingan = 1:1 yaitu sebesar1,58 g/menit, laju pembakaran pada briket perlakuanperbandingan = 1:2 yaitu sebesar 1,69 g/menit, dan lajupembakaran tertinggi terdapat pada perlakuanperbandingan = 1:3 sebesar 1,70 g/menit.


101/112


102/112

Pada Gambar 19 terlihat bahwa nilai laju pembakaran

tertinggi terdapat pada perlakuan perbandingan = 1:3,hal ini karena nilai kalor pada perlakuan ini tinggi.Nilai kalor yang tinggi dengan kadar air yang rendahpada briket akan menghasilkan laju pembakaransemakin tinggi.

Efisiensi


103/112

Efisiensi Efisiensi merupakan perbandingan antara jumlah total

energi untuk memanaskan air (kal) dengan nilai kalor dari

berat briket yang digunakan (kal). Efisiensi briketdipengaruhi oleh jumlah energi, nilai kalor dantemperatur.

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan pada setiapkomposisi bahwa dengan menggunakan briket 100 g

mampu mendidihkan air sebanyak 2 liter. Nilai efisiensibriket pada masing-masing perlakuan dapat dilihat padaGambar 20.

Pada Gambar 20 terlihat bahwa nilai efisiensi terendahyaitu 24,44 % terdapat pada perlakuan perbandingan

kotoran sapi dengan limbah pertanian adalah 1:1,sedangkan nilai efisiensi tertinggi sebesar 25,18 % terdapatpada perlakuan perbandingan kotoran sapi : limbahpertanian = 1:3.


104/112


105/112

Dari Gambar 20 ditunjukkan bahwa briket yang dibuat

dengan bahan baku limbah pertanian yang banyakdan kotoran sapi sedikit menyebabkan efisiensimenjadi tinggi. Hal ini karena limbah pertanianmempunyai nilai kalor yang tinggi dibanding dengan

nilai kalor yang terdapat pada kotoran sapi.

KESIMPULAN


106/112

KESIMPULAN 1. Hasil karakteristik dari tiap-tiap perlakuan komposisi briket

menunjukkan bahwa dengan meningkatnya proporsi penggunaanlimbah pertanian sebagai bahan baku briket mampu meningkatkankadar karbon, nilai kalor, kerapatan, dan kuat tekan, serta mampumenurunkan kadar air dan kadar abu.

2. Briket terbaik dari ketiga perlakuan terdapat pada perlakuanperbandingan kotoran sapi : limbah pertanian = 1:3. Hal ini karenabriket pada perbandingan 1:3 mempunyai sifat karakteristik yang

mendekati dengan nilai pada SNI, selain itu menghasilkan kadarkarbon, nilai kalor, kerapatan, dan kuat tekan tertinggi dengan nilaikadar air dan kadar abu terendah dibanding dengan komposisi briketpada perlakuan perbandingan kotoran sapi dan limbah pertaniansebesar 1:1 dan 1:2.

3. Dengan meningkatnya proporsi penggunaan limbah pertanian

sebagai campuran briket akan menghasilkan nilai kalor yang tinggi.Semakin tinggi nilai kalor briket, maka laju pembakaran briket yangdihasilkan juga semakin tinggi.

DAFTAR PUSTAKA


107/112

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2004. Sisa Cadangan Minyak Indonesia 15Tahun. Indomigas.com [19 April 2010]

Capah, A. G. 2007. Pengaruh Kosentrasi Perekat dan

Ukuran Serbuk terhadap Kualitas Briket Arang dariLimbah Pembalakan Kayu Mangium (Acacia mangiumWilld). [Skripsi]. Departemen Kehutanan. FakultasPertanian. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Himawanto, D.A. 2003. Pengolahan Limbah Pertanianmenjadi Biobriket Sebagai Salah Satu Bahan Bakar

Alternatif. Laporan Penelitian. UNS. Surakarta.

M i A Sif Fi ik d Ki i B ik A


108/112

Masturin, A. 2002. Sifat Fisik dan Kimia Briket Arangdari Campuran Arang Limbah Gergajian Kayu.

[Skripsi]. Fakultas Kehutanan. Institut PertanianBogor. Bogor

Pancapalaga, Wehandako. 2008. Evaluasi Kotoran Sapidan Limbah Pertanian (Kosap Plus) Sebagai Bahan

Bakar Alternatif. http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44 umm research report fulltext.pdf. [23 Januari 2010].

Prananta, J. 2007. Pemanfaatan Sabut dan Tempurung

Kelapa serta Cangkang Sawit untuk Pembuatan AsapCair Sebagai Pengawet Makanan Alami. Teknik KimiaUniversitas Malikussaleh Lhokseumawe. Aceh.

Subroto. 2006. Karakteristik Pembakaran Briket Campuran
http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44http://esearch-report.umm.ac.id/index.php/researc-report/article/viewile/43/44


109/112

Arang Kayu dan Jerami. [Skripsi]. Fakultas Teknik.Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.

Triono, A. 2006. Karakteristik Briket Arang dari CampuranSerbuk Gergajian Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) danSengon (Parasenrianthes falcataria L. Nielsen) denganPenambahan Tempurung Kelapa (Cocos mucifera L.).[Skripsi]. Departemen Hasil Hutan. Fakultas Pertanian.

Institut Pertanian Bogor. Bogor. Wijayanti, Diad Sundari. 2009. Karakteristik Briket Arang

dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang CangkangKelapa Sawit. [Skripsi]. Departemen Kehutanan. FakultasPertanian. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Yusuf, Andi Ardan. 2010. Kegunaan Briket Batubara.[Skripsi]. Fakultas Teknologi Industri. Universitas MuslimIndonesia. Jakarta.


110/112

TERIMA KASIH


111/112

CATATAN

Makalah ini Disampaikan pada Kongres IlmuPengetahuan Nasional (KIPNAS) X yangDiselenggarakan oleh Lembaga Ilmu Pengetahuan

Indonesia (LIPI) pada tanggal 8 10 November 2011 diJakarta.


112/112

Studi Variasi Komposisi Bahan Penyusun Briket dari Kotoran Sapi dan Limbah Pertanian

Documents

Transcript of Studi Variasi Komposisi Bahan Penyusun Briket dari Kotoran Sapi dan Limbah Pertanian