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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
Kayu bekas Bonggol jagung Biji rambutanKayu bekas 1 0.5 0.143
Bonggol jagung 2 1 0.5Biji rambutan 5 3 1
Jumlah 8 4.5 1.643
Hasil normalisasi terhadap ketersediaan
Kayu bekas Bonggol jagung Biji rambutan Jumlah BobotKayu bekas 0.13 0.11 0.09 0.32 0.11
Bonggol jagung 0.25 0.22 0.30 0.78 0.26Biji rambutam 0.63 0.67 0.61 1.90 0.63
Jumlah 1.00 1.00 1.00 3.00 1.00
Perbandingan pada setiap alternatif dalam hal mudah terbakar
Kayu bekas Bonggol jagung Biji rambutanKayu bekas 1 0.2 0.14
Bonggol jagung 5 1 0.74Biji rambutan 7 1.4 1
Jumlah 13 2.6 1.88
Hasil normalisasi terhadap kemudahan terbakar
Kayu bekas Bonggol jagung Biji rambutan Jumlah BobotKayu bekas 0.08 0.08 0.07 0.23 0.08
Bonggol jagung 0.38 0.38 0.39 1.16 0.39Biji rambutam 0.54 0.54 0.53 1.61 0.54
Jumlah 1.00 1.00 1.00 3.00 1.00
6
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
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
PRD II/KELAS 13/KELOMPOK 4/2015
Top Related