Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-50

ANALISIS KARATERISTIK PEMBAKARAN BRIKET ARANG LIMBAHINDUSTRI KELAPA SAWIT dengan VARIASI BAHAN PEREKAT

(BINDER) KANJI dan TAR MENGGUNAKAN METODETHERMOGRAVIMETRI ANALYSIS (TGA)

Novi Caroko1, a *, Wahyudi2,b dan Edy Wahyu Utomo3,c

1,2,3Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Indonesiaanovicaroko@yahoo.co.id

AbstrakKondisi cadangan energi di Indonesia khususnya energi fosil (minyak bumi dan batubara) semakinhari semakin menipis. Salah satu c a r a untuk mengatasi krisis permasalahan energi tersebut adalahdengan pengembangan energi alternatif yang bersifat terbarukan. Biomassa merupakan salah satubahan bakar alternatif terbarukan yang pontensial untuk dikembangkan di Indonesia. Contohbiomassa adalah cangkang, serat dan tandan kosong Kelapa Sawit yang merupakan limbah dariindustri minyak Kelapa Sawit. Dalam penelitian ini limbah industri minyak Kelapa Sawit tersebutdilakukan proses pirolisis untuk mendapatkan arang/char dan tar sebagai salah satu bahanbinder. Arang dihancurkan terlebih dahulu hingga lolos ukuran 20 mesh, kemudian serbuk arang

tersebut dibuat briket dengan tekanan pembriketan 200 kg/cm2 dan persentase binder 10%. Variasibinder yang digunakan adalah kanji, tar dan paduan antara kanji dan tar. Pengujian karakteristikpembakaran dilakukan dengan menggunakan metode termogravimetri analisys (TGA).Berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan bahwapeningkatan persentase kadar air akan berakibat menurunnya persentase kadar fixed carbon padabriket tersebut. Hal ini akan berakibat menurunnya nilai ITVM (Initiation Temperature of VolatileMatter), ITFC (Initiation Temperature of Fixed Carbon), PT (Peak of weight loss Temperature),BT (Burning out Temperature) dan meningkatnya nilai energi aktivasi (Ea) yang mengkibatkansemakin lamanya waktu pembakaran.

Kata kunci : Binder, Biomassa, Briket, BT, Energi aktivasi, ITFC, ITVM, Limbah Padat IndustriMinyak Kelapa Sawit, PT, Thermogravimetri Analysis.

Pendahuluan

Semakin pesatnya era globalisasiberbanding lurus dengan penggunaan energidi dunia, sehingga hal ini berdampakterjadinya krisis energi. Dampak krisis energidi Indonesia terlihat dari kian mahalnya hargaenergi minyak bumi seperti minyak tanah,bensin dan solar. Kenaikan harga minyakbumi mejadi masalah besar bagi pemerintahkarena akan menaikkan biaya subsidimenjadi sekitar Rp. 50 Trilyun (Wahyuni,2013). Selain dampak tersebut, kenaikanharga minyak juga berakibat munculnyapermasalahan di masyarakat berupa juga ikut

meningkatnya harga-harga kebutuhan pokoksehari-hari.

Cangkang, serat dan tandan kosongmerupakan limbah padat pabrik pengolahanminyak Kelapa Sawit (PMKS), limbahtersebut termasuk biomassa yangkeberadaannya belum termanfaatkan secaraoptimal.

Melihat limbah padat industri minyakKelapa Sawit yang belum termanfaatkansepenuhnya, maka timbul pemikiran untukmengolah limbah industri minyak KelapaSawit tersebut menjadi bahan bakar padatatau biobriket sebagai salah satu bahan bakar

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-50

alternatif. Pada pengujian limbah industriminyak Kelapa Sawit untuk dijadikan bahanbakar alternatif ini akan dikaji mengenaipengaruh penggunaan perekat kanji, tar dancampuran kanji+tar terhadap karakteristikpembakaran briket arang limbah industriminyak Kelapa Sawit meliputi lama waktupembakaran, ni la i Initiation Temperature ofVolatile Matter (ITVM), InitationTemperature of Fixed Carbon (ITFC), Peakof weight loss rate Temperature (PT),Burning out Temperature (BT) dan energiaktivasi (E) dengan menggunakan metodeThermogravimetri Analysis (TGA). Dari hasilpenelitian ini diharapkan dapat menghasilkanbahan bakar alternatif yang lebih murah danramah lingkungan.

Metodologi

Gambar 1. Diagram alir penelitian.

Bahan-bahan yang digunakan dalampenelitian ini adalah limbah padat industriminyak Kelapa Sawit yang terdiri daricangkang, tandan kosong dan serat KelapaSawit,seperti terlihat pada gambar 2.

(a) (b)

(c)Gambar 2. Limbah Industri Kelapa Sawit. (a).Cangkang, (b). Serat dan (c). Tandan kosong.

Dari bahan yang telah tersediaselanjutnya dilakukan penimbangan danselanjutnya dilakukan pengarangan

Penimbangan dan pengayakanarang

A

A

Pengolahan data

Kesimpulan

Selesai

Pengujian Spesimen:

Pengujian menggunakan metode thermogravimetrianalisis.

Temperatur awal pembakaran 27oC (suhulingkungan)

Hasil pengujian berupa data pengurangan massadan kenaikan temperatur

Pengumpulan bahan :

Limbah Kelapa Sawit Tepung kanji

Belum

Apakah pirolisis danpembuatan Tar sudahsesuai ?

Sudah

Penimbangan bahan

Penimbangan arang

Mulai

Pembuatan spesimen uji :

Penimbangan sampel Variasi bahan perekat: kanji, tar, dan

kanji+tar Tekanan pembriketan 200kg/cm2

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-50

(pirolisis). Hasil akhir proses pirolisis yaituberupa arang dan tar. Berikut adalah skemainstalasi pirolisis yang digunakan.

Gambar 3. Skema instalasi pirolisis.Arang dari proses pirolisis selanjutnya

dihancurkan dan diayak dengan ukuran 20mesh. Proses selanjutnya adalah pembuatanbriket arang dengan mencampurkan bahanbaku dengan bahan perekat dengan beratsempel ± 3 g, dimana persentase bahanperekat 10% dari berat total sempel. Bahanbaku yang telah tercampur rata dimasukanke dalam cetakan yang berbentuk silinderdengan diameter 1,5 cm dan tinggi 3 cm,kemudian dilakukan pengepresan dengan

tekanan 200 kg/cm2 dan didiamkanselama 2 menit. Setelah itu briket arangdikeluarkan dari cetakan.

Gambar 4. Briket arang

Setelah proses pembriketan, langkahselanjutnya adalah melakukan pengujianpembakaran menggunakan metodethermogravimetri analysis (TGA), dimanatemperatur awal yang digunakan adalah suhuruangan. Hasil dari pengujian berupa datapengurangan massa dan kenaikan temperaturselama proses pembakaran. Skema instalasiperalatan uji pembakaran dapat dilihat padagambar 5.

Gambar 5. Skema instalasi peralatan ujipembakaran

Hasila. Pengaruh perekat terhadap lamanya

waktu pembakaran

Gambar 6. Pengaruh variasi perekat terhadaplama waktu pembakaran.

Pada Gambar 6. di atas dapat diketahuibahwa lama waktu pembakaran memiliki trenlinier yang meningkat seiring denganpeningkatan nilai kadar airnya. Hal inidimungkinkan karena kandungan air padabriket arang akan menghambat prosespembakaran briket.b. Pengaruh variasi perekat terhadap

besarnya nilai ITVM

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-50

Gambar 7. Pengaruh perekat terhadap nilaiITVM.

Berdasarkan Gambar 7 dapat diketahui bahwanilai ITVM memiliki tren linier yangmenurun, hal ini kemungkinan dipengaruhioleh meningkatnya kandungan VolatileMatter pada briket arang. Sehingga semakintinggi kandungan volatile matter maka akansemakin menurunkan nilai ITVM.

c. Pengaruh variasi perekat terhadapnilai ITFC

Gambar 8. Pengaruh variasi perekat terhadapnilai ITFC.

Dari Gambar 8 dapat diketahui bahwa grafikITFC memiliki tren linier yang menurun,dimana briket dengan perekat kanji memilikitemperatur ITFC tertinggi diikuti briket olehperekat campuran dan perekat tar. Tingginyanilai ITFC dipengaruhi oleh kandunganvolatile matter dan fixed carbon, dimanasemakin tinggi nilai kandungan volatilematter maka kandungan fixed carbon akansemakin rendah, sehingga nilai ITFC akansemakin rendah.

d. Pengaruh perekat terhadap besarnyanilai PT

Gambar 9. Pengaruh perekat terhadap nilaiPT.

Dari Gambar 9 dapat diketahui bahwa nilaiPT memiliki tren linier yang menurun dimanabriket arang dengan perekat kanji memilikinilai PT tertinggi dibandingkan briket denganperekat tar dan campuran. Tingginya nilai PTpada perekat kanji dimungkinkan karenatingginya kandungan fixed carbon padabriket. Sehingga dapat diketahui bahwasemakin tinggi kandungan fixed carbon padasuatu briket, maka nilai PTnya akan semakintinggi.

e. Pengaruh perekat terhadap besarnyanilai BT.

Gambar 10. Pengaruh variasi perekat terhadapnilai BT.

Dari Gambar 10 dapat diketahui bahwagrafik BT menunjukkan tren linier yangmenurun dimana briket arang dengan perekatkanji memiliki nilai BT tertinggidibandingkan briket berperekat tar dancampuran. Tingginya nilai BT pada perekatkanji dimungkinkan karena pengaruhi kadarfixed carbon, dimana semakin tinggi nilaifixed carbon maka akan diikuti oleh semakintingginya nilai BT.

f. Pengaruh perekat terhadap besarnyanilai energi aktivasi (Ea)

Gambar 11. Pengaruh perekat terhadap nilaiEa.

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-50

Dari Gambar 11 dapat diketahui bahwa nilaienergi aktivasi memiliki tren liniermeningkat, dimana briket arang denganperekat kanji memiliki nilai energi aktivasiterendah dibandingkan briket arang denganperekat tar dan campuran. Rendahnya nilaienergi aktivasi ini kemungkinan dipengaruhioleh nilai kandungan air pada briket arangtersebut.

KesimpulanBerdasarkan hasil percobaan yang telahdilakukan, maka dapat diperoleh kesimpulanbahwa meningkatnya persentase kadar airbriket arang limbah industri minyak KelapaSawit akan berakibat menurunnya persentasekadar fixed carbon. Hal ini akan berakibatpada menurunnya nilai ITVM (InitiationTemperature of Volatile Matter), ITFC(Initiation Temperature of Fixed Carbon), PT(Peak of weight loss Temperature), BT(Burning out Temperature) dan memperbesarnilai energi aktivasi (Ea) yangmengakibatkan semakin lamanya waktupembakaran.

Referensi

[1]Grover, P.D. dan Misha, S.K., 1996,Biomass Briquentting : Tecnology andPracetices, Field Document No. 46, FAO-Regional Wood Energy DevelopmentProgram (RWEDP) In Asia, Bangkok.

[2] Sulistyanto, A., 2006, KarakteristikPembakaran Biobriket Campuran BatubaraDan Sabut Kelapa. Vol 7.No.2. pp. 77-84.

[3] Wahyuni, S., 2013, Panduan PraktisBiogas. Penebar Swadaya. Jakarta.