pengaruh jenis binder terhadap

8/18/2019 Pengaruh Jenis Binder Terhadap

1/6

E09-1

Pengaruh Jenis Binder Terhadap

Komposisi dan Kandungan Energi Biobriket Sekam Padi

Anton IrawanJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik-Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

Jl. Jendral Soedirman Km 3, Cilegon-Banten 42135

Telp. 0254-395502 ext 18, Faks. 0254-395440

Email : [email protected]

Abstract

Indonesia has an abundant potential of agricultural waste to be used as an alternative fuel. Rice husk has the

potential to be used as fuel. Although rice husk as a fuel has the potential but the rice husk contains a high

volatile matter and ash so that it needed to be mixed with other components such as coal. Mixed rice husk, coal and binder become an alternative form of bio fuel briquettes. The goal of this study was to determine the effect of

ratio of rice husk : coal: binder on the quality bio briquette by looking at the energy content, composition and

sulfur content.

The process of making bio-briquettes from rice husk was started by carbonization of rice husks. Then the husk charcoal carbonization diminished in size and mixed with coal and a binder. Then, the mixture was pressed to

form bio-briquettes. The bio briquettes were analyzed by proximate analysis using TGA (Thermo Gravity Analyzer) to determine moisture content, ash, volatile matter and fixed carbon. Sulfur analyzer was used to

determine the sulfur content of bio-briquettes, and the bomb calorimeter was used to determine the calorific

content of bio-briquettes. The results showed that the bio-briquettes were optimum mixture at ratio of 30:30:40.

The tar binder provided high energy content and highest sulfur of bio-briquettes. Keywords: Rice husk, Bio-briquette, Binder, Tar, Sulfur

Pendahuluan

Kebutuhan energi dunia yang semakin meningkat

disebabkan oleh aktivitas industri yang memerlukan

energi meningkat tajam di beberapa negara

khususnya China dan India. Peningkatan kebutuhan

energi dunia tersebut harus diimbangi dengan persediaan energi dari beberapa sumber energi. Saat

ini smber energi utama dunia yaitu minyak bumi,

gas alam dan batubara yang merupakan sumber-

sumber dengan karakter lama untuk diperbaharui

kembali sedangkan laju pertumbuhan kebutuhanenergi diatas dari proses produksi dari sumber-

sumber energi tersebut. Kondisi ini memberikan

dorongan untuk mencari sumber-sumber energialternatif yang melimpah serta dapat diperbaharui

dibandingkan minyak bumi, gas alam atau batubara.

Biomassa merupakan salah satu sumber energi yangmelimpah serta dapat diperbarui. Biomassa

umumnya berasal dari hasil sisa pengolahan

pertanian seperti sekam padi, tongkol jagung, ampastebu, serbuk kayu, dan lain-lain. Biomassa ini dapat

digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti

minyak bumi yang cocok dikembangkan diIndonesia karena jumlahnya yang melimpah. Salah

satu sumber biomassa yang melimpah adalah sekam

padi yang berada di wilayah pedesaan. Pemilihan

sekam padi sebagai biomassa pada penelitian ini

didasarkan atas belum optimalnya pemanfaatansekam padi dan dibiarkan sebagai limbah pertanian.

Salah satu pengolahan biomassa menjadi energi

alternatif dengan metode pembriketan yang

dinamakan sebagai biobriket. Biobriket diharapkan

mampu menggantikan peran bahan bakar rumah

tangga khususnya di wilayah yang melimpah limbah

pertanian seperti pedesaan. Penambahan nilai kalor dari biobriket dilakukan dengan menambahkan

batubara. Sekam padi tersebut harus dipadatkan

menjadi bentuk yang lebih sederhana, praktis dan

tidak besar volumenya berupa briket arang sekam.

Briket arang sekam dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar yang tidak berasap dengan nilai kalor

yang cukup tinggi. Selain sebagai energi, briket

arang sekam padi mempunyai manfaat yang lebihluas yaitu sebagai media tumbuh tanaman

hortikultura khususnya tanaman.

Briket dengan kualitas baik memerlukankomposisi yang tepat sehingga panas yang

dihasilkan baik dan sesuai dengan kebutuhan.

Masalah utama dalam pembuatan briket adalahmenentukan komposisi yang tepat sehingga nilai

kalor briket semakin tinggi dan penggunaannya

semakin meningkat. Selain itu tipe batubara yangdigunakan dalam pembuatan biobriket harus

diperhatikan agar dapat diketahui ketahanan

panasnya pada saat pembakaran.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

perekat atau binder yang tepat dalam pembuatan biobriket dengan kandungan sulfur yang masih

dibawah batas yang telah ditentukan serta memiliki

Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” ISSN 1693 – 4393

Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia

Yogyakarta, 22 Februari 2011


2/6

E09-2

kalor yang cukup untuk pemanfaatan dalam skala

rumah tangga.

Landasan Teori

Sekam padi (Gambar 1) adalah hasil samping dari

penggilingan padi dengan kandungan sekitar

20-25% dari total berat padi (Jenkins, B. M., 1989)

Sekam padi memiliki karakteristik berupa densitascurah yang rendah dan kandungan abu yang tinggi

(18-20% dari berat sekam padi). Sekam padi dapat

dikonversikan dalam bentuk energi untuk

pemanasan dan energi mekanik yang dibutuhkan

untuk penggilingan. Selain sebagai energi , sekam

padi dapat dipergunakan sebagai aditif semen, pemumpukan dalam pertanian serta inkubasi ayam.

Menurut (Gaur & Reed, 1998) dari analisis ultimate

dan analisis proximate pada sekam padi (Tabel 1)

bahwa sebagian besar sekam padi terdiri dari

komponen yang mudah menguap (volatille matter).

Kadar karbon dan kadar oksigen dalam sekam padi juga hampir berimbang sekitar 35-38%. Kandungan

belerang dalam sekam padi adalah nol sehingga hasil

pembakaran dari sekam padi akan lebih ramah

lingkungan dibandingkan hasil pembakaran

batubara. Nilai kalor dari sekam padi adalah sekitar 14,8 MJ/kg dan sedikit dibawah nilai kalor kayu

(~17-20 MJ/kg).

Tabel 1. Hasil analisa proksimat dan ultimate sekam

padi [Grover, 1996].Analisa Kandungan

(%)

Analisa Proksimat (dry base)

Fixed CarbonVolatile Matter

Ash

19.960.619.5

Analisa UltimatCarbonHydrogenOksigenNitrogenSulfur Moisture

Ash

38.14.729.31.50.18.917.4

Binder atau pengikat merupakan bahan yang

digunakan untuk memberikan daya rekat pada biobriket sebagai bahan bakar padat. Penggunaan

bahan pengikat harus diatur sehingga bahan pengikat

tersebut dapat aktif dalam penggunaanya. Binder

yang digunakan dalam penelitian ini adalah tepung

tapioka, tar batubara dan molasses.

1. Tepung tapioka adalah pati yang diperoleh dariumbi tanaman ubi kayu (Manihot utilissima

pohl). Pati merupakan polisakarida yang tersusun

oleh molekul glukosa yang terdiri dari molekul

amilosa dan amilo pektin. Pati berbentuk

makromolekul, tidak bermuatan, berbentuk

granula yang padat dan tidak larut dalam air dingin, jika dipanaskan akan mengalami

gelatinasi dalam keadaan kering berwarna putih.

Pati tapioka juga dipergunakan untuk keperluanindustri kertas sebagai sizing agent (bahan

penghalus kertas), industri kayu sebagai perekat

dan lem, industri kimia sebagai alkohol dandekstrin industri tekstil sebagai sizing agen

(bahan penghalus kain) (Hasbullah. 2000)

2. Tar batubara merupakan cairan kental

berwarna hitam pekat hasil karbonisasi dan

gasifikasi batubara. Selain dari batubara, tar dapat diperoleh dari distilasi minyak bumi atau

tumbuhan, seperti batang pohon pinus (pine tar

oil). Tar dapat digunakan sebagai bahan lapisan

anti air pada beberapa komponen kapal kayu

tradisional. Tar terdiri atas campuran yang sangat

komplek dari senyawa-senyawa hidrokarbon,yaitu senyawa yang mengandung hidrogen dan

karbon, berupa cairan kental berwarna hitam dan

memiliki berat jenis yang lebih besar dari air.

Sebagian besar molekulnya merupakan zat

terdispersi yang koloid, dan memiliki bau

aromatik yang khas fenol dan napthalena..Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa tar

batubara ini mengandung banyak komponen

senyawa organik baik alifatis ataupun

aromatis(Lappas,et.all,1990). Kendala yang

dihadapi dalam pengolahan tar adalahkompleksitas senyawanya, sehingga perlu

dilakukan proses pemisahan awal agar

memudahkan dalam pemanfaatan lebih lanjut

(Hessley.et.all, 1986)

3. Tetes tebu (molase) adalah hasil samping proses

pembuatan gula tebu (Saccharum officinarum).Tetes tebu berwujud cairan kental yang diperoleh

dari tahap pemisahan kristal gula. Tetes tebu

tidak dapat dibentuk lagi menjadi sukrosa, tetapimasih mengandung gula dengan kadar tinggi

(50-60%), asam amino, dan mineral. Tingginya

kandungan gula dalam tetes tebu berpotensiuntuk dimanfaatkan sebagai bahan perekat pada

biobriket. Molases dapat berfungsi sebagai pellet

binder yang dapat meningkatkan kualitas pelet.

Briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut

menjadi bentuk briket (penampilan dan kemasan

Gambar 1. Butiran sekam padi


3/6

E09-3

yang lebih menarik) yang dapat digunakan untuk

keperluan energi sehari-hari. Pembuatan briket arangdari limbah industri penggilingan padi dilakukan

dengan cara penambahan perekat dengan bahan

baku diarangkan terlebih dahulu kemudian

ditumbuk, dicampur perekat, dicetak dengan sistem

hidraulik manual selanjutnya dikeringkan. Hasil

penelitian Hartoyo and Roliadi (1978)menyimpulkan bahwa kualitas briket arang yang

dihasilkan setaraf dengan briket arang buatan Inggris

dan memenuhi persyaratan yang berlaku di Jepang

karena menghasilkan kadar abu dan zat mudah

menguap yang rendah serta tingginya kadar karbon

terikat dan nilai kalor. Selain itu hasil penelitianSudrajat (1983) yang membuat briket arang dari 8

jenis kayu dengan perekat campuran pati dan molase

menyimpulkan bahwa makin tinggi berat jenis kayu,karapatan briket arangnya makin tinggi pula.

Kerapatan yang dihasilkan antara 0,45 – 1,03 g/cm3

dan nilai kalor antara 7290 – 7456 kal/g.Biobriket didefinisikan sebagai bahan bakar

yang berwujud padat dan berasal dari sisa-sisa bahan

organik yang telah mengalami proses pemampatan

dengan daya tekan tertentu. Biobriket dapat

menggantikan penggunaan kayu bakar yang mulaimeningkat konsumsinya dan berpotensi merusak

ekologi hutan. Selain itu, harga biobriket relatif

murah dan terjangkau oleh masyarakat, terutama

yang berdomisili didaerah terpencil, dan

pengusahaan biobriket dapat menyerap tenaga kerja,

baik dipabrik briketnya, distributor, industri tungku,dan mesin briket.

Pembuatan biobriket tergolong mudah,

karena teknologinya sangat sederhana. Proses

pembuatan biobriket meliputi empat tahap, yaitu

pengeringan, penggerusan, pencampuran, dan

pembentukan campuran menjadi biobriket.Pembuatan biobriket dapat memanfaatkan sekam,

bungkil jarak pagar, dan tempurung kelapa sebagai

bahan bakunya. Tahapan awal adalah pengarangan

biomassa. Pembuatan arang sekam dimaksudkan

untuk memperbaiki sifat fisik arang sekam. Jikasekam digunakan langsung sebagai sumber energi

panas, akan menimbulkan asap pada saat dibakar.

Metodologi

Penelitian ini dilakukan di Fakultas Teknik

Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Analisakandungan biobriket yang dihasilkan dilakukan

dengan bekerja sama dengan PT. Indonesia Power.

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahapan(Gambar 1), tahapan pertama adalah pengarangan

bahan baku yaitu sekam padi, tahapan kedua

adalah proses penghalusan dan penyeragamanukuran partikel, tahapan ketiga adalah proses

pencampuran antara batubara, sekam padi dan

binder, tahapan keempat adalah proses pengeringan dan tahapan kelima adalah proses

analisa proksimat, sulfur dan heating value.

Tahap awal yaitu proses pengarangan sekam padi

yang dilakukan dengan cara mengarangkannya

diatas bara api. Setelah proses pengarangan selesai

kemudian arang sekam padi tersebut dihaluskan,

setelah itu diayak untuk menyeragamkan ukuranserbuk arang sekam padi ukuran 60 mesh.

Kemudian, bahan campuran yaitu batubara

dihaluskan dan diayak untuk menyeragamkan

ukuran serbuk batubara sebesar 60 mesh. Sekam

padi dan batubara tersebut dicampur dengan

perbandingan 20:40, 30:30, dan 45:15. Campuransekam padi dan bubuk batubara ditambahkan

perekat yaitu mollase, tar dan larutan tepung kanji.

Biobriket yang telah jadi diambil dengan beratsekitar 80 gram akan dianalisa proksimat dengan

menggunakan alat TGA (Thermogravimetric

Analyzer) yang bertujuan untuk mengetahuikandungan fixed carbon, moisture, ash dan vollatile

matter, selain itu analyzer sulfur digunakan untuk

mengetahui kandungan sulfur pada tiap briket dan bomb kalorimeter untuk mengetahui nilai kalor.

Larutan

kanji, tar

batubara atau

mollase

Pencetakan

Pencampuran bahan

(20:40, 30:30, dan 45:15)

Biobriket

Pengayakan

Pengarangan

Penghalusan

Pengayakan

Penghalusan

Sekam

padi Batubara

Analisa proksimat,

heating value dan

kandungan sulfur

Gambar 2.Diagram alir proses pembuatan briket

sekam padi


4/6

E09-4

Hasil dan Pembahasan

Bahan baku yang dipergunakan dalam percobaan iniadalah sekam padi, batubara dan tar. Adapun

komposisi dari bahan baku pada ukuran 60 mesh

dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Komposisi Bahan Baku Biobriket

Tabel 2 memperlihatkan bahwa kandungan volatile

matter dari batubara yang dipergunakan cukup tinggi

(36,8 %) sehingga batubara berpotensi untuk

memberikan kemudahan dalam pembakaran.Sedangkan sekam padi saat awal memiliki

kandungan volatille matter yang juga tinggi tetapikandungan fixed karbon rendah dan abu yang tinggi.

Setalah dilakukan proses pengarangan (karbonisasi)

maka kandungan volatille matter menurun dan fixed

karbon meningkat serta peningkatan kandungan

kalor dari sekam padi. Hilangnya zat terbang

(volatille matter, VM) dari sekam padi akanmembuka pori-pori dari sekam padi untuk dapat diisi

oleh pengikat.

Tabel 3. Komposisi Tar Batubara

KomponenKandungan

(% berat)MC 6,55

Ash 0,19

Carbon 58,8

Hidrogen 6,11

Nitrogen 0,02

Total Sulfur 0,18

Perekat tar diperoleh dari produk samping proses

gasifikasi batubara memiliki komposisi seperti

Tabel 3. Teryata tar batubara memiliki kandungan

karbon yang tinggi sehingga tar merupakan salah

satu perekat yang akan meningkatan kandungankalor.

Percobaan pembuatan biobriket dari campuran

sekam padi, batubara dengan memvariasikan pengikat telah dilakukan. Gambar 3

memperlihatkan bentuk fisik dari biobriket yang

dihasilkan dari campuran tersebut. Secara fisik

briket tersebut layak dipergunakan sebagai bahan bakar untuk rumah tangga.

Hasil biobriket tersebut kemudian dianalisa untuk mengetahui kandungan kalor (kcal/kg), kandungan

air (Moisture Conten,MC), karbon tetap (Fixed

carbon, FC), Abu dan Sulfur. Gambar 4,5,6,7, 8

memperlihatkan kandungan biobriket untuk 3

sampel yaitu Sampel 1 dengan kandungan sekam padi 20

%, batubara 40%, pengikat 40 %.

Sampel 2 dengan kandungan sekam padi 30%, batubara 30%, pengikat 40 %.

Sampel 3 dengan kandungan sekam padi

45 %, batubara 15%, pengikat 40 %.

Gambar 4 menunjukkan nilai kalor dari biobriket

yang dihasilkan dengan mencampur sekam padi:

batubara: pengikat pada perbandingan tertentu. Jenis

pengikat divariasikan serta ukuran sekam padi dan batubara adalah 60 mesh. Dari gambar tersebut

terlihat bahwa pengikat tar memiliki kandungan

kalor yang tinggi diatas 4000 kcal/kg. Hal ini

disebabkan tar merupakan komponen pengikat

sekaligus pemberi kandungan kalor pada batubara.

Selain itu biobriket dengan kandungan sekam padiyang besar yaitu sampel 3 dengan kandungan sekam

padi 45 % akan memberikan kandungan kalor yang

rendah. Hal ini disebabkan nilai kalor dari batubara

Bahan

Baku%MC %VM %ASH %FC

Nilai

kalor (kcal/kg)

Batubara 13,63 36,82 24,26 25,29 4354,3

Sekam

padi

karbonisasi

5,97 23,28 48,35 22,40 2977,7

Sekam

padi non

karbonisasi

9,18 43,40 36,42 11,00 2472,5 Gambar 3. biobriket sekam padi hasil percobaan

Gambar 4. Kandungan kalor (kcal/kg) dari biobriket

untuk variasi perbandingan massa sekam

padi:batubara:pengikat dengan 3 macam pengikat.


5/6

E09-5

lebih tinggi dibandingkan dengan sekam padi seperti

terlihat pada Tabel 2.

Adapun kandungan air dari biobriket yang

dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 5. Komposisi

variasi sekam padi:batubara: pengikat tidak mempengaruhi kandungan air. Tetapi jenis pengikat

berpengaruh terhadap kandungan biobriket yang

dihasilkan. Jenis pengikat larutan kanji dan mollase

memberikan kandungan air yang cukup tinggi diatas

10 %-berat sedangkan pengikat tar memberikan

kandungan air yang rendah (dibawah 5%-berat).

Dengan kandungan air yang rendah pada biobriketdengan pengikat tar maka kandungan energi pada

biobriket dengan pengikat tar akan tinggi.

Fixed karbon merupakan komponen dari biobriket

yang akan memberikan kandungan energi yangtinggi. Biobriket dengan komposisi sekam padi yang

rendah akan memberikan kandungan fixed karbon

yang rendah seperti terlihat pada Gambar 6.

Sedangkan pengikat tar memberikan kandungan

fixed karbon yang lebih tinggi dibandingkan denganmolasse atau larutan kanji.

Pembakaran biobriket akan menyisahkan

komponen abu pada bagian bawah dari kompor

biobriket. Abu merupakan komponen yang akanmenurunkan kandungan kalor yang dimiliki oleh

biobriket. Variasi jenis pengikat tidak terlalu besar

memberikan perubahan kandungan abu seperti

terlihat pada Gambar 7. Tetapi biobriket yang

memiliki kandungan sekam padi yang tinggi akan

memberikan kandungan abu yang tinggi karenasekam padi yang telah mengalami pengarangan akan

memiliki kandungan abu yang lebih tinggi

dibandingkan dengan batubara seperti terlihat pada

Tabel 2. Hal ini berakibat turunnya kandungan kalor

pada biobriket dengan variasi sekam padi yang

tinggi.

Biobriket dengan kandungan sekam padi yangkecil serta pengikat tar akan memberikan kandungan

kalor yang tinggi seperti dijelaskan pada

Gambar 4. Seperti diperlihatkan pada Tabel 3 bahwa

pengikat tar merupakan bahan baku yang memiliki

kandungan karbon lebih tinggi dibandingkan sekam

Gambar 5. Kandungan air (%-berat) dari biobriket untuk variasi perbandingan massa sekam padi:batubara:pengikat

dengan 3 macam pengikat.

Gambar 6. Kandungan fixed carbon (%-berat) dari

biobriket untuk variasi perbandingan massa sekam

padi:batubara:pengikat dengan 3 macam pengikat.

Gambar 7. Kandungan abu (%-berat) dari biobriket untuk

variasi perbandingan massa sekam padi:batubara:pengikat

dengan 3 macam pengikat.

Gambar 8. Kandungan sulfur (%-berat) dari biobriket

untuk variasi perbandingan massa sekam padi:batubara:pengikat dengan 3 macam pengikat.


6/6

E09-6

padi serta pengikat yang lainnya. Gambar 8

memperlihatkan kandungan sulfur yang dimilikioleh biobriket. Terlihat bahwa sampel 1 yang

memiliki kandungan batubara yang tinggi memiliki

kandungan sulfur yang tinggi dibandingkan dengan

sampel 2 dan 3 yang memiliki kandungan sekam

padi yang tinggi. Kemudian pengikat tar juga

memberikan kontribusi dalam peningkatankandungan sulfur seperti terlihat pada Gambar 8.

Dengan demikian bahwa batubara dan tar sebagai

pengikat dapat berkontribusi terhadap gas sulfur

yang dihasilkan saat biobriket tersebut dibakar

sebagai bahan bakar rumah tangga. Dengan kondisi

ini perlu maka pembuatan biobriket dapatmenggunakan sekam padi semaksimal mungkin

karena sekam padi memiliki kandungan sulfur yang

kecil dan lebih ramah terhadap lingkungan saat biobriket dimanfaatkan.

Kesimpulan

Biobriket dapat dihasilkan dari campuran sekam

padi, batubara serta pengikat dilihat dari bentuk fisik

yang dihasilkan. Biobriket dengan kandungan

batubara yang tinggi serta pengikat tar akanmemberikan kandungan energi yang tinggi hingga

5500 kcal/kg. Tetapi kandungan sulfur pada

biobriket dengan kandungan batubara tinggi serta

pengikat tar juga tinggi yang berakibat pada saat

penggunaan di rumah tangga. Komposisi sekam padi

: batubara: pengikat 30:30:40 dengan pengikat tar memberikan energi yang optimal (5100 kcal/kg)

dengan kandungan sulfur yang rendah (0,48%).

Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terimakasih kepada Pabrik Kapur PT Krakatau Steel serta PT Indonesia Power

Unit Bisnis Suralaya yang telah memberikan

fasilitas dalam penelitian ini.

Daftar Pustaka

Felfli.F.F.,et all,2011, Biomass briquetting and its

perspectives in Brazil, Biomass and Bioenergy

Journal, 35,236-242

Gaur, S., & Reed, T.,1998. Thermal Data for Natural and Synthetic Fuels. Marcel Dekker

Grover, P.D. and Mishra, S.K., 1996, Biomass Briquetting: Technology and Practices; RWEDP

Field Document no. 46, Food and Agricultural

Organization of the United Nations, Bangkok

Hartoyo,J dan Roliadi, H., 1978, Percobaan

Pembuatan Briket Arang dari 5 Jenis Kayu

Indonesia, Laporan Penelitian Hasil Hutan, Bogor.

Hasbullah., 2000. Teknologi Tepat Guna dan Agroindustri Kecil Sumatera Barat . Sumatera Barat: Dewan Ilmu Pengetahuan, Teknologi dan Industri

Hessley, R.K., Reasoner, J.W., and Riley, J.T., 1986,Coal Science, An Introduction to Chemistry,

Technology and Utilization, Mc Graw Hill

Publishing Company Limited, London.

Jenkins, B. M.,1989, Physical Properties of

Biomass, Gordon and Breach, New York

Lappas, A.A., Papavasiliou, D., Batos, K., and

Vasalos, I.A., 1990, Product Distribution and Kinetic Predicitions on Greek Lignite Pyrolysis, J.Fuel. Chem., 69, 1304-1308

S.V Loo and J.Koppejan, 2008, Biomass

Combustion and Co-Firing , 1st

edition, EarthScan,

London

pengaruh jenis binder terhadap

Documents