resources (avoer) viavoer.ft.unsri.ac.id/documents/prosiding seminar avoer 6 2014.pdf ·...

i

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources (AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014 di Palembang, Indonesia

KUMPULAN ABSTRAKSEMINAR NASIONAL

AvoER VI 2014

Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya

Gedung Serbaguna PacasarjanaUniversitas Sriwijaya

Kamis, 30 Oktober 2014

Disponsori oleh :

ii


SEMINAR NASIONAL ADDED VALUE OF ENERGYRESOURCES (AvoER) VI

Gedung Serbaguna Program Pascasarjana Universitas SriwijayaJl. Padang Selasa No. 524 Bukit Besar Palembang

Untuk segala pertanyaan mengenai AvoER VI 2014Silahkan hubungi

Telp : 0711 370178Fax : 0711352870

Sekretariat :Grha Batubara Fakultas Teknik Kampus Palembang

Contact Person :Budi Santoso, M.T.

(089666952636)

e-mail : [email protected] : https://www.avoer.ft.unsri.ac.id

iii


Reviewer

1. Prof. Dr. Ir. Subriyer Nasir, M.S. (koordinator)

2. Prof. H. Zainuddin Nawawi, Ph.D

3. Prof. Dr. Ir. H. Kaprawi Sahim, DEA

4. Prof. H. Anis Saggaf, MSCE

5. Prof. Edy Sutriyono, M.Sc.

6. Dr. Ir. Hj.Susila Arita

7. Dr. Novia, M.T.

8. Dr. Ir. Hj. Reini Silvia I

9. Dr. Ir. Endang Wiwik DH. M.Sc.

10. M. Yanis, S.T. M.T.

11. Dr. Yohannes Adiyanto, M.S.

12. Heni Fitriani, Ph.D

iv


Published by :

Faculty of Engineering, University of SriwijayaJl. Srijaya Negara Kampus Unsri Bukit Besar PalembangSumatera SelatanINDONESIA

Copyright reserved

The organizing comittee is not resposible for any errors or viewsexpreesd in the papers as these are reponsibility of the individualauthors

v


PRAKATA

Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atasRahmat-Nya sehingga Seminar Nasional AvoER VI 2014 ini dapatdilaksanakan sesuai jadwal

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources (AvOer)dilaksanakan oleh Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya sebagaiimplementasi dan tanggung jawab dunia akademik dalam permasalahanenergi. Oleh karenanya, output dan outcome forum ilmiah ini dapat dijadikankonsiderasi bagi stakeholder untuk mengambil keputusan terutama yangberkaitan dengan masalah energi serat dampaknya pada lingkungan

Forum ini merupakan wadah komunikasi dari berbagai segemen yangnotabene berbeda kepentingan dan pandangan. Duni Industri, pemerintahan,dan akademisi akan menjadi suatu kekuatan yang besar pabila mempunyaikesamaan persepsi dan visi terhadap masalah energi.

Energi Baru terbarukan Konservasi Energi dan Coal Upgradingmemang dipilih untuk tema AvoER kali ini didasarkan atas pertimbangan UUNo. 30 th 2007 tentang energi dan melihat sejauh mana perkembanganpemahaman tentang Energi Mix 2025. Dari makalah-makalah yang masukdapat terlihat bahwa penelitian tentang energi sudah banyak membahastentang energi baru terbarukan, seperti biogas, bioetanol, biofuel, dll danjuga bidang coal upgrading sudah mengarah pada utilisasi batubara sepertipengembangan Biobriket untuk sektor rumah tangga dan industri rumahtangga.

Pada kesempatan ini kami menyampaikan ucapan terima kasih danpenghargaan yang sebesar-besarnya pada Narasumber :

1. Prof. Dr. Wiratmaja Puja ( Kementrian ESDM)2. Dr. Soni Solistia Wirawan ( Kementrian Ristek / BPPT)

yang telah berkenan hadir dan berpartispasi sebagai Narasumber pada acaraseminar yang dilaksanakan pada tanggal 30 Oktober 2014, selanjutnya kamijuga menyampaikan terim kasih kepada para Sponsor : Fakultas TeknikUnsri, PT. Bukit Asam Persero, PT. Pertamina Persero, PT. CogindoDayaBersama, dan Pemerintah Kapbupaten Penukal Abab Lematang Ilir(PALI) yang telah berkontribusi dalam kegiatan seminar ini.

Akhir kata, kami berharap Seminar Nasional ini dapat berfaedah bagikita semua.

Palembang, 30 Oktober 2014Dekan,

Prof. Dr. Ir. H. M. Taufik Toha, DEA

vi


PANITIA PELAKSANA

SEMINAR NASIONAL AVoER VI 2014

Pengarah : Prof. Dr. Ir. H.M. Taufik Toha, DEA (Dekan

Fakultas Teknik)

Dr. Tuty Emilia Agustina, S.T., M.T.

(Pembantu Dekan I Fakultas Teknik)

Dr. Ir. Amrifan S. Mohruni, Dipl.-Ing.

(Pembantu Dekan II Fakultas Teknik)

Ir Hairul Alwani, M.T.

(Pembantu Dekan III Fakultas Teknik)

Penanggung Jawab : Dr. Ir. Riman Sipahutar, M.Sc.

(Ketua Unit Penelitian dan Pengabdian

Masyarakat, Fakultas Teknik)

Ketua

Sekretaris

Bendahara

Wakil Bendahara

Seksi Makalah/Publikasi

Seksi Web :

:

:

:

:

Dr. Ir. Hj. Sri Haryati, DEA

Budi Santoso, S.T., M.T.

Ir. Marwani MT

Umiati, S.E

Prof. Dr. Ir. Subriyer Nasir, M.S.

(koordinator)

Dr. Ir. Hj.Susila Arita

Dr. Novia, M.T.

Dr. Ir. Hj. Reini Silvia I

Dr. Ir. Endang Wiwik DH. M.Sc.

M. Yanis, S.T. M.T.

Dr. Yohannes Adiyanto, M.S.

Heni Fitriani, Ph.D

Irsyadi Yani S.T., M.Eng., Ph.D

Bhakti Yudho Suprapto, S.T., M.T.

Ayatullah Khomeini, S.T.

Carbella Azhary, S.Kom.

Panji Pratama, S.E.

Fandy, S.Kom.

Rudiansyah, S.Kom.

vii


Seksi Acara :

Seksi Pendanaan :

Seksi Sekretariat :

Seksi Transportasi :

Prof. Dr. Ir. Kaprawi, DEA

Prof. Dr. Ir. Edy Sutriyono, M.Sc.

Dr. Ir. Tri Kurnia Dewi, M.Sc.

Ir. Irwin Bizzy, M.T.

Dr. Ir. Diah Kusuma Pratiwi,M.T.

Ir. Fusito HY, M.T.

Dr. Dewi Puspita Sari, S.T., M.Eng.

Gustini, S.T.,M.T.

Astuti, S.T.,M.T

Suci Dwijayanti, S.T.,M.T.

Puspa Kurniasari, S.T.,M.T.

Prof. Ir. H. Zainuddin Nawawi, Ph.D

Ir. Hj. Ika Juliantina, M.S.

Ir. Rudiyanto Thayib, M.Sc.

Dr. Ir. H. Joni Arliansyah, M.Eng

Dr. Irfan Djambak, S.T., M.T.

Dr. Agung Mataram, S.T., M.T.

Sazili, S.E., M.M.

Heriyanto, S.E.

Ellyani, S.T., M.T.

Caroline, S.T.,M.T.

Hj. Hermawati, S.T., M.T.

Hj. Ike Bayusari, S.T., M.T.

Wienty Triyuly, S.T., M.T.

Bochori, S.T., M.T.

Barlin, S.T. M.T

Prahady Susmanto, S.T., M.T.

Marzuki, S.E.

M. Jamil

Irhas Bambang

M. Faisal Fikri,S.E.

Ir. Helmy Alian, M.T.

Aneka Firdaus, S.T., M.T.

Maryono

David

Syahrial

A. Rivai

viii


Seksi Perlengkapan dan Tata

Tempat:

Seksi Pembantu Umum:

Ir. Firmansyah Burlian, M.T.

Ir. Sarino, M.T.

M. Ridwan (Pasca)

Rico

Sarjak

Hendra, S.T. M.T.

Rahmatullah, S.T., M.T.

Eva Oktarina Sari, S.T.

Alex Al-Hadi, S.T.

IMATEK FT. Unsri

ix


UCAPAN TERIMA KASIH

Panitia AvoER VI 2014 menyampaikan terima kasih dan penghargaansetbesar-besarnya kepada sponsor, keynote speaker dan semua pihak yang

membantu terlaksananya kegiatan ini

SPONSOR

PT. Tambang Batubara Bukit Asam , TBkPT. Pertamina Persero

PT. Cogindo DayaBersamaPemerintah Kabupaten Penukal Abab Lematang Ilir

Narasumber

Prof. Dr. Wiratmaja Puja ( Kementrian ESDM)Dr. Ir. Soni Solistia Wiarawan M.Eng ( Kementrian Risek/ BPPT)

x


DAFTAR ISI

PRAKATA vKEPANITIAAN viUCAPAN TERIMA KASIH ixDAFTAR ISI

x

BIDANG ENERGI BARU TERBARUKAN DAN KONVERSI ENERGI

PENINGKATAN PERSENTASE METANA (CH4) DARI BIOGAS SISTEM KONTINYUMELALUI PROSES PURIFIKASI DENGAN MEMBRAN ZEOLIT

2

Abdullah Saleh, Elda Melwita, Prasetyowati, Lerry Fernando Manalu, YohannesChristian

OPTIMASI PROSES PURIFIKASI DME DAN METANOL PADA PABRIK DME DARI GASSINTESIS

3

Abdul Wahid, Tubagus Aryandi Gunawan

EFEKTIFITAS MINYAK OLAHAN PELUMAS BEKAS SEBAGAI BAHAN BAKAR MOTORDIESEL

4

Agung Sudrajad, Yohan Septian

PEMBUATAN BIOGASOHOL DENGAN BLENDING GASOLINE DAN BIOETANOLUNTUK MENINGKATKAN KUALITAS BAHAN BAKAR

5

A. Budiyanto, D. Herfian, Prasetyowati

POMPA SPIRAL SEBAGAI SALAH SATU ASPEK APLIKASI ENERGI TERBARUKAN 7

Darmawi, Riman Sipahutar, Jimmy D Nasution

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DAN SURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIKPOMPA AIR DI DESA KADURUNG KECAMATAN PURWAKARTA, CILEGON BANTEN 8

Erwin, Yeni Pusvyta, Bahrul Ilmi

PENGARUH PENGELASAN DENGAN NYALA API OKSI-ASETILENTERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PELAT LOGAMMUNTZFusito, dan D.K.Pratiwi

9

xi


APLIKASI ADITIF Bio2POWER UNTUK MENGHEMAT KONSUMSI BENSINPREMIUM PADA GENSET LISTRIK

10

Hamdan Akbar Notonegoro, Sunardi, Dwinanto

ANALISIS TEGANGAN DAN KEKUATAN PADA TABUNG GAS LPG KAPASITAS 3 kg

Hendri Chandra*, R.Sipahutar, M.Yanis11

ANALISA EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK DUA SELINDER BULAT TERHADAPTEKANAN DALAM ALIRAN UDARA

12

Kaprawi, Andi Hidayat

ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PADA COOLING FAN DENGAN TUBE BERISI ESTANPA FIN DAN DENGAN FINMarwani, Aad Zilasa

13

PERANCANGAN KOTAK PENDINGIN (COOLBOX) TENAGA SURYAM. Z. Kadir, A.D. Priyadi

14

STUDI PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN ELEKTROLIT KOH, VOLTASEELEKTROLISA DAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK, SERTA RASIO CPO/KATALISZEOLIT ALAM YANG DIAKTIFKAN TERHADAP KONVERSI TRIGLISERIDA CPOMENJADI BIOGASOLINNina Haryani

15

PENGARUH KONSENTRASI DAN WAKTU PERENDAMAN AMMONIA TERHADAPKONVERSI BIOETANOL DARI JERAMI PADI DENGAN METODE SOAKING INAQUEOUS AMMONIA (SAA)

16

Novia, M.Amirullah Lubis, Fernando Jufianto

PEMBUATAN BIOETANOL DARI PATI BIJI MANGGA MELALUI PROSES HIDROLISISASAM DAN FERMENTASI

17

Pamilia Coniwanti, Tri Wulan Damayanti, Rizka Novarina

STUDI KARAKTERISTIK PENYALAAN DAN PROFIL API PADA PEMBAKARANCAMPURAN MINYAK SOLAR DAN BIODIESEL DI OIL BURNER 18

Roosdiana Muin, Mulkan Hambali, Leily Nurul Komariah, M. Yadry Yuda, TrisnaNovitasari

KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK, BENTUK DAN UKURAN NOSELTERHADAP DAYA TURBIN CROSS FLOWSri Poernomo Sari, Franky Martupa, Astuti

19

xii


IMPLEMENTASI PERANGKAT WIRELESS MONITORING ENERGI LISTRIK BERBASISARDUINO DAN INTERNET

20

Wahri Sunanda, Irwandinata

BIDANG COAL UPGRADING

PENGARUH MASSA DAN RASIO ETANOL TERHADAP AKSELERASI WAKTU NYALABRIKETBudi Santoso, Ellynda Permasita, Uwu Holifah Ana F

22

AKSELERASI WAKTU NYALA BRIKET BATUBARA DENGAN PEMANFAATAN TALLOIL SISA DIGESTER PULP KRAFT PROCESS DAN GETAH DAMAR (Agathis Damara)Budi Santoso, Dede Hadi Widianto, Yono Purnama

24

PENGARUH KOMPOSISI DAN UKURAN SERBUK BRIKET YANG TERBUAT DARIBATUBARA DAN JERAMI PADI TERHADAP KARAKTERISTIK PEMBAKARAN

25

Didik Sugiyanto

KAJIAN COAL TAR MIXTURE (CTM) BERDASARKAN PERSENTASECAMPURAN BATUBARA, TAR DAN AIR DALAM INTERVAL VISKOSITAS 900 - 1100cPEga Salfira, dan Rr. Harminuke Eko Handayani

27

KAJIAN ANALITIS PEMBAKARAN BRIKET BATUBARA UNTUK TUNGKUPENGECORAN LOGAMImam Hidayat, Riman Sipahutar dan Diah Kusuma Pratiwi

29

PENGARUH TEMPERATUR DAN KOMPOSISI PADA PEMBUATAN BIOBRIKET DARICANGKANG BIJI KARET DAN PLASTIK POLIETILEN

30

Selpiana , A. Sugianto , F. Ferdian

PENGARUH SUHU KARBONISASI SERAT SAWIT TERHADAP NILAI HARDGROVEGRINDABILITY INDEX (HGI) PADA CAMPURAN BATUBARA BITUMINUS DENGANSERAT SAWITShantiAisyah, Rr. Harminuke Eko Handayani

31

PENGARUH SUHU PADA PROSES HYDROTHERMAL TERHADAP KARAKTERISTIKBATUBARA

33

Yunita Bayu Ningsih

xiii


BIDANG GREEN CLEAN TECHNOLOGY

METODE PENGUKURAN KEBISINGAN RUANGAN MENGGUNAKAN DATA LOGGERSPL

36

Aryulius Jasuan

PENGARUH pH AIR ASAM TAMBANG SINTETIK TERHADAP KUALITAS PERMEATHASIL PROSES SANDFILTRASI, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS

37

Dominica Charitas Manalu, Ridha Thaherah, Subriyer Nasir

PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG DENGAN SAND FILTER/ADSORBEN COALFLY-ASH, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS

38

Devi Anggraini , Silfia Dahnia, Subriyer Nasir

EFEK VENTILASI MEKANIK DAN NATURAL TERHADAP PENURUNAN KADAR CO2DI LABORATORIUM PRESTASI MESIN

39

Dwinanto, Imron Rosyadi dan Rian Dwi Purnomo

ANALISA LAPISAN BATUAN YANG MENGANDUNG AIR ( AKUIFER ) DENGANMENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK DAERAH SUKAWINATAN, PALEMBANG

40

Falisa

PEMANFAATAN EKSTRAK KELOPAK DAN BIJI BUNGA ROSELLA SEBAGAI BAHANPENGGUMPAL LATEKS

41

Farida Ali, Anna Stasiana, Noviyanti Puspasari

PENGARUH LAJU ALIR UMPAN ULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASI REVERSEOSMOSIS PADA PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG SINTETIK MENGGUNAKANADSORBEN ABU TERBANG BATUBARA 38Hasanah Oktavia Pane, Sondang Purnama Sari, Subriyer Nasir

42

PENGARUH ADSORBEN RICE HUSK-ASH, LAJU ALIR UMPAN PADA SISTEMULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASI PADA UNIT REVERSE OSMOSIS

43

Jelita Br. Sinurat, Sara Situmeang Subriyer Nasir

POTENSI PEMANFAATAN ZIRKONIA PADA ASPEK LINGKUNGAN : SUATUTINJAUAN PUSTAKAMelati Ireng Sari, Tuti Emilia A.

44

xiv


KAJIAN TINGKAT RISIKO PENCEMARAN AIR SUMUR GALI DITINJAU DARI ASPEKKONSTRUKSI DAN LETAK SUMUR GALI SERTA PERILAKU PENGGUNA SUMUR GALIDI KELURAHAN TALANG PUTRI KECAMATAN PLAJU KOTA PALEMBANG

46

Nyimas Septi Rika Putri

PENGOLAHAN AIR RAWA MENJADI AIR BERSIH DI DAERAH TIMBANGANINDRALAYAMENGGUNAKAN MEMBRAN ULTRAFILTRASI 48

Prahady S, J. Prihantoro S , A. Rumaiza

TEKNOLOGI NANO: INOVASI BARU UNTUK MENGOLAH LIMBAH MENJADIMATERIAL KONSTRUKSI YANG RAMAH LINGKUNGAN

49

Saloma

PENGARUH RASIO MOLAR DAN VOLUME REAGEN FENTON PADA PENGOLAHANAIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGAN MENGGUNAKAN REAGEN FENTON DANKARBON AKTIF

51

T.E.Agustina, A.Prasetyo, C.A.Hafiz

PENGARUH PERSEPSI DAN PREFERENSI PENGHUNI RUMAH PANGGUNG DALAMPENGENDALIAN PENUTUPAN AREA RESAPAN AIR PADA PERMUKIMAN LAHANBASAH TEPIAN SUNGAI MUSI PALEMBANG

53

Widya Fransiska F.Anwar , Setyo Nugroho

PEMANFAATAN EKSTRAK BIJI KELOR SEBAGAI KOAGULAN ALTERNATIF PADAPENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU

55

Yudi Mubrika Yasri , Janeth Ayu Anggitarini , Elda Melwita

1


BIDANG KAJIANENERGI BARU DAN

TERBARUKAN

2


PENINGKATAN PERSENTASE METANA (CH4) DARIBIOGAS SISTEM KONTINYU MELALUI PROSESPURIFIKASI DENGAN MEMBRAN ZEOLIT

Abdullah Saleh, Elda Melwita, Prasetyowati, Lerry Fernando Manalu,Yohannes Christian

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Palembang-Prabumulih KM. 32 Indralaya-Ogan Ilir 30662 Telp.

(0711) 580169Corresponding author: [email protected] dan

[email protected]

ABSTRAK: Biogas adalah salah satu energi terbarukan yang merupakanhasil fermentasi oleh bakteri metanogen dari biomass atau bahan-bahanorganik. Banyaknya gas impuritis dalam biogas menyebabkan rendahnyakandungan metana dalam biogas. Membran dari zeolit teraktivasi sebagaiadsorben digunakan untuk menyerapkan atau menurunkan kandunganimpuritis dalam biogas sehingga terjadi peningkatan metana dalambiogas. Variabel penelitian meliputi rasio komposisi zeolit dan tanah liatsebagai bahan pembuatan membran zeolit yaitu, 30:70, 50:50, 70:30, danpengaruh laju alir pada purifikasi yaitu 100% open valve dan 50% openvalve. Parameter untuk menentukan kualitas biogas hasil purifikasi adalahpersentase metana yang dianalisis dengan Gas Chromatography.Persentase metana dalam biogas sebelum perlakuan purifikasi adalah64,86%. Hasil penelitian menunjukkan persentase metana tertinggi yaitu72,22% yang dihasilkan pada saat purifikasi biogas dengan rasio zeolitdan tanah liat adalah 70:30 dengan laju alir 100% open valve.

Kata Kunci: Biogas, zeolit, membran zeolit, fermentasi, purifikasi,aktivasi zeolit.

3


OPTIMASI PROSES PURIFIKASI DME DANMETANOL PADA PABRIK DME DARI GAS SINTESIS

Abdul Wahid 1, Tubagus Aryandi Gunawan 2

1Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia, Kampus UI, Depok16424, Indonesia

2Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia,Kampus UI, Depok 16424, Indonesia

Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Pengembangan produksi DME (dimetil eter) sebagai energialternatif yang ramah lingkungan sudah banyak dilakukan di negara-negara lain seperti Jerman, Belanda, Australia, Jepang, China danTaiwan. Indonesia masih mengimpor DME untuk memenuhi seluruhkebutuhan industri dalam negeri, karena itu perlu didirikan pabrikpembuatan DME. Proses pembuatan DME secara indirect melibatkansintesis metanol, dehidrasi metanol, purifikasi DME hingga purifikasimetanol untuk di recylce. Optimasi proses purifikasi DME dilakukandengan mendapatkan kinerja pengendalian yang optimum pada prosespurifikasi DME hingga purifikasi metanol. Unit-unit yang ada padaproses purifikasi DME ialah unit distilasi DME, unit coolerdan unitstorage tank, sedangkan pada proses purifikasi metanol terdapat unitdistilasi metanol, unit cooler dan unit pompa.Proses purifikasi DME danMetanol ini mengandalkan unit distilasi yang memiliki suhu operasihingga 190oC dan tekanan hingga 1950 kPa. Sistem pengendalian yangdipilih untuk proses ini ialah jenis pengendali Proportional Integral (PI)karena dapat menangani hampir setiap situasi pengendalian proses didalam skala industri.Penelitian ini menggunakan pemodelan penyetelanpengendali Ziegler Nichols dan Lopez, lalu dibandingkan nilai parameterkinerja pengendalinya yaitu Offset, Rise Time, Time of First Peak, SettlingTime, Periode osilasi, Decay Ratio, Overshoot, Deviasi maksimum,Integral Absolute Error (IAE) dan Integral Square Error (ISE) dari keduajenis penyetelan tersebut. Hasil penelitian ini dapat digunakan untukpenentuan variabel input dan output yang optimum pada proses purifikasiDME dan Metanol yang dapat diterapkan pada pabrik DME.

Kata Kunci: Pengendalian, optimasi, DME, metanol, PI

4


EFEKTIFITAS MINYAK OLAHAN PELUMAS BEKASSEBAGAI BAHAN BAKAR MOTOR DIESEL

Agung Sudrajad1, Yohan Septian1Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng

Tirtayasa, BantenJl. Jend Sudirman KM 3 Cilegon


ABSTRAK: Peningkatan jumlah kendaraan bermotor di Indonesiamenyebabkan peningkatan jumlah konsumsi bahan bakar minyak dan

penggunaan pelumas. Konsekuensi logis dari hal tersebut adalah semakinbanyaknya limbah buangan pelumas bekas yang dihasilkan. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui efektifitas penggunaan minyak olahanpelumas bekas melalui proses pyrolisis dengan melakukan uji coba pada

motor diesel. Pyrolisis adalah dekomposisi kimia bahanorganic/nonorganic melalui proses pemanasan tanpa oksigen dimanamaterial mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase

gas. Penelitian dilakukan dengan melakukan ujicoba performa motordiesel satu silinder, empat langkah dan pendingin udara di laboratorium

prestasi mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.Motor bensin diuji dengan variable putaran pada 1000, 2000, dan 3000putaran dengan bebab nol. Variasi bahan bakar juga dilakukan dengan

variasi 100% bahan pelumas bekas (P100), 70% pelumas bekas dan 30%solar (P70), 50% pelumas bekas dan 50% solar (P50), dan 100% solar.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar prosentasepenggunaan bahan pelumas bekas sebagai bahan bakar akanmeningkatkan konsumsi bahan bakar spesifik untuk semua putaran.

Sementara untuk daya mesin terlihat bahwa peningkatan campuranpelumas bekas menurunkan daya mesin dengan rata-rata penurunan 10%.

Kata Kunci: pelumas bekas, pyrolisis, motor diesel, konsumsi bahan

bakar

5


PEMBUATAN BIOGASOHOL DENGAN BLENDINGGASOLINE DAN BIOETANOL UNTUK

MENINGKATKAN KUALITAS BAHAN BAKAR

A. Budiyanto 1*, D. Herfian 1, Prasetyowati 1

1Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Bahan bakar merupakan kebutuhan dalam menunjangtransportasi dalam kehidupan sehari hari. Seiring perkembangan zaman

berbagai cara peningkatan kualitas bahan bakar dilakukan untukpeningkatan kualitas. salah satunya dengan metode pencampuran gasoline

dengan penambahan aditif Bioetanol untuk meningkatkan kualitas bahanbakar. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas bahan bakarbermotor dengan penambahan aditif Bioetanol dalam persen volume

tertentu (5%v, 10%v, 15%v, 20%v) pada gasoline yang sesuai spesifikasibahan bakar bermotor.Bahan baku yang dipakai pada penelitian ini

berupa Bioetanol teknis dengan kadar 99% sebanyak 1500 ml sertagasoline atau premium dengan angka oktan 88,8 sebanyak 4500 ml. untuk

analisa penelitian pembuatan biogasohol ini dibutuhkan beberapa alatanalisa antara lain: Seperangkat alat motor CFR yang digunakan sebagaialat untuk mengukur nilai oktan sebuah campuran, serta seperangkat alat

lainnya untuk menganalisa parameter lainnya seperti seperangkat alatanalisa korosifitas, seperangkat alat analisa tekanan uap, seperangkat alat

analisa water content, seperangkat alat analisa spesific gravity dandensitas, seperangkat alat analisa kandungan sulfur (doctor test),seperangkat alat analisa distilasi.Berdasarkan hasil uji pencampuran

didapatlah nilai oktan serta spesifikasi lain meliputi SG, Distilasi,Density, Korosifitas, Doctor Test dan Water Content (kecuali RVP) yang

meningkat kualitasnya serta masih dalam spesifikasi bahan bakarbermotor dimana tiap campuran % volume Bioetanol pada gasolinemerupakan hasil peningkatan kualitas yang paling baik. Dengan nilai

oktan yang lebih tinggi dengan bahan bakar kualitas bagus sepertipertamax. Didukung dengan pencapaian spesifikasi lainnya seperti uji

6


distilasi, reid vapour pressure, spesific gravity, density, water content,korosifitas, dan uji kandungan merkaptan sulfur (Doctor Test).

Kata Kunci: Biogasohol, Gasoline, Bioetanol, Nilai Oktan, Tekanan

Uap Reid (RVP)

7


POMPA SPIRAL SEBAGAI SALAH SATU ASPEK

APLIKASI ENERGI TERBARUKAN

Darmawi1*, Riman Sipahutar1, Jimmy D Nasution1

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Telah dilakukan serangkaian pengujian dalam skalalaboratorium untuk mensimulasi pemanfaatan arus sungai atau aruspasang surut guna menaikkan air dari permukaan sungai atau saluranirigasi hingga ketinggian 2-4 meter. Didapatkan hasil dimana untukdiameter roda kincir 46 cm dengan coil berupa pipa berdiameter 6,6 mm;panjang total coil 19 meter; jumlah lilitan 16 didapat head tertinggi 4meter dengan debit 1,1 ml/detik. Untuk roda kincir dengan diameter 46cm, diameter pipa coil 8,1 mm; panjang total pipa coil 14,3 mater, jumlahlilitan 13 didapat head tertinggi 5,68 meter dengan debit rata-rata 0,23ml/detik.

Kata Kunci: Pompa spiral, pipa coil kecil, skala labratorium, saluranirigasi.

8


PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DANSURYA UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK POMPA AIR

DI DESA KADURUNG KECAMATANPURWAKARTA, CILEGON BANTEN

Erwin1*, Yeni Pusvyta2 dan Bahrul Ilmi3

1 Teknik Mesin, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Cilegon2,3Teknik Mesin, Universitas IBA, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Berdasarkan posisi Kp. Kedurung Ds. Pabean Kec.Purwakarta Cilegon berada pada ketinggian 320 m dari kaki bukit,dimana air bersih yang disediakan oleh PDAM berada pada kaki bukit,listrik PLN belum masuk ke area ini meskipun berada pada jarak yangtidak terlalu jauh dari kota Cilegon. Berdasarkan potensi yang ada didaerah tersebut yaitu pancaran sinar matahari yang diterima sangat baikdan kecepatan angin minimum 2 m/s, kedua hal ini berpotensi untukmerubah energy alternative ini menjadi energy listrik yang akandimanfaatkan oleh masyarakat setempat sebagai sumber energi alternatifpenggerak pompa untuk memindahkan air dari kaki bukit menuju kpkaruhun yang berada diatas bukit. Penelitian ini bertujuan untukmelakukan karakterisasi potensi angin dan surya dan merancangmanajemen energi sebagai sumber tenaga untuk pompa air. Datadikumpulkan selama 7 bulan dimulai dari bulan juni 2012 hinggadesember 2012. menghitung system perpipaan yang akan dipakai sepertidata head, debit, jumlah elbow yang dipakai untuk menghitung head losssehingga daya fluida yang dibutuhkan dapat diketahui, kemudian memilihpompa yang sesuai berdasarkan daya fluida tersebut sehingga daya pompayang dibutuhkan dapat diketahui. Dari hasil yang didapat dibutuhkan 2PLT Angin & Surya dengan kapasitas masing masing 1KW, danspesifikasi pompanya adalah Suction Head : 50 m, Discharge Head : 50m, Total Head : 100 m, Maximum Flow Rate : 100 Liter/min, MotorOutput : 500 Watt, Voltage/Hz/Phase : 220 V/50 Hz/1, type Automatic.

Kata Kunci: Tenaga Angin, Tenaga Matahari, Manajemen Energi.

9


PENGARUH PENGELASAN DENGANNYALA API OKSI-ASETILEN

TERHADAP SIFAT MEKANIK DANSTRUKTUR MIKRO PELAT LOGAM

MUNTZ

Fusito1, D.K.Pratiwi1

Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, PalembangEmail : [email protected]

ABSTRAK

Perubahan panas secara cepat pada proses pengelasanberimbas pada perubahan sifat mekanik dan struktur mikro padaspesimen las. Pengelasan menggunakan oksi-asetilen merupakan metodepengelasan yang paling banyak digunakan untuk mengelas kuninganalpha-beta (muntz). Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji pengaruhdari nyala api asetilen tersebut terhadap sifat mekanis dan strukturmikro pada pelat logam muntz. Berdasarkan pengujian kekerasan yangdilakukan, kekerasan pelat tanpa perlakuan adalah 78.37 VHN, sedangkanpada spesimen setelah perlakuan, nilai kekerasan meningkat menjadi82.49 VHN.

Kata Kunci: muntz, oksi-asetilen, pengelasan

10


APLIKASI ADITIF Bio2POWER UNTUKMENGHEMAT KONSUMSI BENSIN PREMIUM

PADA GENSET LISTRIK

Hamdan Akbar Notonegoro1, Sunardi, Dwinanto1Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Banten-

IndonesiaCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Telah dilakukan pengujian terhadap bensin premium yang

diberi tambahan bio aditif Bio2POWER untuk menghidupkan gensetlistrik merek SPICA ET 2200L. Pengujian ini bertujuan untuk mencaritakaran bio aditif yang optimal agar diperoleh nilai penghematan yang

maksimal untuk kerja genset listrik. Besarnya nilai penghematan mengacukepada besarnya penambahan waktu operasi genset untuk volume bensin

yang dikonsumsi. Pemberian aditif dilakukan dengan variasi 0.5 ml, 1 ml,1.5 ml, 2 ml, 2.5 ml, dan 3 ml untuk setiap liternya. Bensin premiumtanpa aditif digunakan sebagai nilai referen. Pengujian dilakukan dengan

pemberian beban listrik pada genset sebesar 240 watt, 480 watt, dan 720watt pada kondisi statis. Dari hasil pengujian diketahui bahwa

penambahan aditif sebanyak 1 ml/liter bensin memberi tambahan waktuoperasi tertinggi sebesar 19.57% (240 watt), 16.13% (480 watt), dan24.50% (720 watt). Sementara penambahan aditif sebanyak 2 ml hanya

mengalami penambahan 23.38% (720 watt). Dari hasil pengujian inidiketahui bahwa penambahan aditif Bio2POWER dengan takaran 1

ml/liter bensin akan meningkatkan waktu kerja genset seiring denganmeningkatnya beban yang diberikan.

Kata Kunci: bio aditif, Bio2POWER, bensin premium,genset, waktu kerja.

11


ANALISIS TEGANGAN DAN KEKUATAN PADA TABUNGGAS LPG KAPASITAS 3 KG

Hendri Chandra*, R.Sipahutar, M.YanisJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Indralaya Km. 32, Indralaya, Sumatera SelatanPhone: +62 711 580272, Fax: +62 711 580062


ABSTRAK: Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis danmengasses dari aspek analisis kerusakan terhadap analisis tegangan dan

kekuatan terhadap tingkat keamanan dari tabung gas LPG dengankapasitas 3 kg yang merupakan alat yang vital yang digunakan bagimasyarakat luas sebagai bahan bakar konversi dari minyak tanah.

Semenjak diluncurkannya program konversi dari pemerintah yang mulaitahun 2007, penggunaan tabung gas ini paling banyak digunakan

sehingga perlu mendapat perhatian khusus terutama dalam halkehandalan, kekuatan serta keamanan. Metode yang akan dilakukandalam penelitian ini adalah dengan mengambil sampel beberapa tabung

gas 3 kg, dan melakukan pengujian dan pemeriksaan secara komprehensifbaik dilakukan secara laboratorium maupun perhitungan secara analitis

Analisis dari aspek kelelahan bahan dan korosi menjadi fokus utama. Darikajian ini diharapkan mendapatkan kesimpulan yang terinci mengenai

sifat mekanis serta kelayakan pakai tabung gas 3 kg. Sehingga dari hasilkajian ini dapat memberikan informasi yang jelas mengenai spesifikasitabung yang aman, dan apakah perlu dilakukan redesain terhadap tabung

gas khususnya yang berkapasitas 3 kg.

Kata Kunci: Stress,analisis, kekuatan, tabung, LPG.

12


ANALISA EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK

DUA SILINDER BULAT TERHADAP TEKANAN

DALAM ALIRAN UDARA

Kaprawi1, Andi Hidayat2

1,2Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Univeritas SriwijayaJalan Raya Palembang-Prabumulih Km 32, Inderalaya 30662

Corresponding author : [email protected]

ABSTRAK: Dalam alat penukar kalor, selinder yang digunakan sebagaitube penghantar panas berbentuk bulat. Susunan selinder menentukanpenurunan tekanan aliran masuk dan keluar alat penukar panas. Pada studi

ini diberikan pengaruh jarak dua selinder yang disusun sejajar dan aliranmenabraknya secaraa tegak lurus selinder terhadap tekanan dan koefisien

dragnya. Penelitian ini dilakukan didalam sebuah wind tunnel denganaliran udara laminer. Tekanan statik pada permukaan selinder yang saling

berdekatan dengan selinder lainnya diukur dan memberikan koefisiendrag tekanan. Hasil menunjukkan bahwa tekanan berpengaruh besardalam jarak antar dua selinder lebih kecil dari satu kali dari diameternya.

Jarak lebih besar dari satu kali diameternya sudah sangat kecilpengaruhnya terhadap koefisien drag. Pada jarak sekitar yang dekat sekali

terjadi kenaikan koefisien drag dan akan mengecil pada jarak samadengan nol.

Kata Kunci : Alat penukar kalor, koefisien drag tekanan, penghantarpanas

13


ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PADA COOLINGFAN DENGAN TUBE BERISI ES TANPA FIN DAN

DENGAN FIN

Marwani1*, Aad Zilasa2

1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Palembang2 Mahasiswa Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya,

Palembang


ABSTRAK: Proses pendinginan evaporative sangat ramah terhadaplingkungan karena tidak menggunakan bahan yang merusak lapisan ozonatau menimbulkan efek pemanasan global. Bagian utama dari peralatanevaporative cooler selain fan adalah tube. Pengujian dilakukan untukmengetahui penurunan temperatur bola kering udara (Tdb), temperaturbola basah (Twb), penurunan kandungan uap air di udara (w) danbesarnya perpindahan kalor (Q). Variabel yang diukur selama pengujianadalah temperatur udara bola basah (Twb) dan temperatur udara bolakering (Tdb) pada masukan dan keluaran, temperatur pipa, sertakecepatan aliran udara. Pengujian dilakukan dengan variasi kecepatanudara yang diberikan serta penambahan fin pada tube. Dalam hal inikecepatan udara untuk kecepatan rendah dan kecepatan tinggi, serta tubetanpa fin dan tube dengan fin. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwabesarnya perpindahan kalor terbesar terjadi pada kecepatan tinggi denganfin yaitu sebesar 0.05 kJ/s kurang lebih selama 9 menit. Penurunankandungan uap air terbesar terjadi pada pengujian kecepatan tinggi tanpafin yaitu sebesar 11,43 %. Penurunan temperatur sebesar 2oC kurang lebihselama 10 menit untuk tube yang menggunakan fin baik untuk kecepatanrendah maupun kecepatan tinggi.

Kata Kunci : Perpindahan kalor, tube, fin, pendingin

14


PERANCANGAN KOTAK PENDINGIN (COOLBOX)TENAGA SURYA

M. Z. Kadir1, A.D. Priyadi2

1Dosen Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, Inderalaya2Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sriwijaya, Inderalaya


ABSTRAK: Sumber energi yang digunakan pada sistem pendingin

adsorpsi adalah energi surya sebagai energi yang mudah didapat. Sumber

energi sistem ini ramah lingkungan dan sangat ekonomis. Pada penelitian

ini digunakan kotak pendingin (coolbox) berbahan dasar styrofoam untuk

penyimpanan minuman dengan sumber energi panas berupa energi surya

dan menggunakan methanol karbon aktif sebagai kombinasi refrigeran

dan adsorben. Untuk mengetahui efek pendinginan dari kombinasi

methanol karbon aktif dan pengaruh intensitas cahaya matahari. Maka

dilakukan proses perakitan coolbox terlebih dahulu, lalu dilanjutkan

dengan pengujian coolbox selama tiga hari. Dari hasil pengujian dengan

intensitas cahaya matahari 393,4 W/m2 didapat suhu maksimum adsorber

61,4oC dan suhu evaporator yang paling rendah adalah 18,1 oC.

Sedangkan dengan intensitas cahaya matahari 245,6 W/m2 didapat suhu

maksimum adsorber 44,1oC dan suhu minimum evaporator 19,8oC. Nilai

COP tertinggi yang didapat adalah 0,547.

Kata Kunci: Sistem Pendingin Adsorpsi, Coolbox, COP, Karbon Aktif,

Methanol.

15


STUDI PENGARUH KONSENTRASI LARUTANELEKTROLIT KOH, VOLTASE ELEKTROLISA DAN

MEDAN ELEKTROMAGNETIK, SERTA RASIOCPO/KATALIS ZEOLIT ALAM YANG DIAKTIFKAN

TERHADAP KONVERSI TRIGLISERIDA CPOMENJADI BIOGASOLIN

Nina Haryani1

1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 Indralaya, Ogan Ilir, Sumatera

Selatan, 30662Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Pemanfaatan CPO sebagai salah satu sumber minyak

nabati yang dapat dijadikan bahan bakar alternatif merupakan salah satusolusi agar tidak tergantung pada penggunaan bahan bakar fosil. Namun

penggunaan CPO secara langsung sebagai bahan bakar menimbulkanpermasalahan dalam pemakaian dikarenakan karakteristik yang dimiliki.

Oleh karena itu dengan proses konversi diharapkan menghasilkan bahanbakar yang setara dengan bahan bakar hasil fraksinasi minyak bumi.Dalam penelitian ini digunakan larutan KOH dengan konsentrasinya 20%

dan 40% untuk reaksi hidrolisa yang disertai reaksi elektrolisa.Dilanjutkan dengan proses perengkahan pada temperatur 200oC dengan

variasi ratio CPO : katalis zeolit alam yang diaktifkan yakni 3 : 1, 4 : 1,dan 5 : 1 juga efek medan elektromagnetik. Dari hasil analisa diperoleh %rendemen top produk tertinggi sebesar 5,08 % dan % rendemen bottom

produk sebesar 95.26% pada rasio CPO : katalis = 3 : 1.

Kata Kunci: Minyak Sawit Mentah, Larutan KOH, Hidrolisa,Elektrolisa, Cracking, Zeolit alam

16


PENGARUH KONSENTRASI DAN WAKTUPERENDAMAN AMMONIA TERHADAP KONVERSI

BIOETANOL DARI JERAMI PADI DENGANMETODE SOAKING IN AQUEOUS AMMONIA (SAA)

Novia, M.Amirullah Lubis, Fernando JufiantoJurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

Email : [email protected], [email protected],[email protected]

AbstrakJerami Padi mengandung selulosa yang berpotensi sebagai bahan bakupembuatan bioetanol. Bioetanol dapat diproduksi dari bahan baku nabatiyang memiliki banyak fungsi baik itu sebagai pelarut dan juga bahanbakar. Untuk dapat mengkonversi selulosa menjadi bioetanol diperlukanpretreatment untuk menghilangkan kadar lignin. Pretreatment yangdigunakan pada penelitian ini adalah Soaking In Aqueous Ammonia(SAA). Setelah pretreatment, selulosa dihidrolisis dan difermentasimenggunakan metode Simultaneous Saccharification and Fermentation(SSF). Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh waktuperendaman jerami dalam larutan ammonia dan pengaruh konsentrasiammonia terhadap delignifikasi. Variabel objek dalam penelitian iniadalah konsentrasi ammonia: 7%; 14%; 21% (v/v larutan) dan waktuperendaman jerami dalam larutan ammonia: 1 jam; 3 jam; 5 jam. Analisayang dilakukan berupa uji kadar lignin akhir menggunakan metodebilangan Kappa, dan konsentrasi bioetanol yang dihasilkan menggunakanGas Chromatogrph. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besarkonsentrasi ammonia yang digunakan maka lignin yang tersisa akansemakin sedikit dan semakin lama waktu perendaman jerami dalamlarutan ammonia maka semakin sedikit lignin yang tersisa. Dengansedikitnya kadar lignin yang tersisa maka kadar bioetanol yang dihasilkanakan semakin besar. Kadar bioetanol tertinggi diperoleh sebesar 11,399%.

Kata kunci : Jerami Padi, Bioetanol, SAA, Simultan SakarifikasiFermentasi

17


PEMBUATAN BIOETANOL DARI PATI BIJI

MANGGA MELALUI PROSES HIDROLISIS ASAM

DAN FERMENTASI

Pamilia Coniwanti, Tri Wulan Damayanti, Rizka NovarinaJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Srijayanegara Bukit Besar Palembang 30139Telp. (0711) 320286

Corresponding author: [email protected] [email protected]

ABSTRAK: Meningkatnya kebutuhan Bahan Bakar Minyak (BBM)diiringi dengan menurunnya ketersediaan cadangan bahan bakar fosil,menuntut banyak penelitian mengarah pada pencarian bahan bakaralternatif yang berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui.Salah satunya dengan memanfaatkan biji mangga yang merupakan limbahbiomassa mengandung pati yang dapat dijadikan bioetanol. Penelitian inibertujuan untuk mengkonversi biji mangga menjadi bioetanol karena bijimangga mengandung pati sebagai bahan baku utamanya. Penelitiandilakukan melalui hidrolisis asam dengan konsentrasi asam klorida 0,05;0,1; 0,15; 0,2M, dilanjutkan dengan fermentasi menggunakan ragi rotisebanyak 5, 10, 15 gram, dan dengan waktu fermentasi 24, 48, 72, 96,120 jam. Hasil analisa penelitian menunjukkan bahwa biji mangga dapatmenghasilkan kadar etanol tertinggi sebesar 37,84211% pada konsentrasiasam klorida 0,1M dengan berat ragi 10 gram dan waktu fermentasi 96jam.

Kata Kunci: Bioetanol, Hidrolisis asam, Fermentasi, Biji Mangga

18


STUDI KARAKTERISTIK PENYALAAN DAN

PROFIL API PADA PEMBAKARAN CAMPURAN

MINYAK SOLAR DAN BIODIESEL DI OIL BURNER

Roosdiana Muin1*, Mulkan Hambali1, Leily Nurul Komariah2, M. YadryYuda3, Trisna Novitasari3

1Staff Dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik UniversitasSriwijaya

2Lab. Energi Baru Terbarukan, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya

3Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas SriwijayaJl. Raya Palembang-Prabumulih Km.32 Indralaya Ogan Ilir 30662

Tel/Fax +62711580303Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Penggunaan biodiesel pada mesin pembakaran sudah tidakdapat ditunda lagi, karena BBM semakin langka dan harga yang semakinmelambung.Penggunaan biodiesel dalam campuran dengan minyak solar

diketahui memberikan efek yang baik untuk penurunan emisi namunmemberi dampak negatif bagi kinerja peralatan seperti efisiensi dan

konsumsi bahan bakar. Hal ini disebabkan oleh perbedaan sifat fisikbiodiesel sehingga mempengaruhi karakteristik pembakaran dan api yangditimbulkan. Penelitian ini diselenggarakan untuk mempelajari profil api

dari pembakaran campuran biodiesel-minyak solar pada variasipencampuran biodiesel 5,10, 20 dan 25%. Oil burner yang digunakan

adalah tipe natural draft Monarch size 1-3 dengan laju alir1,75-8,40 GPH.Selama pengujian laju alir udara dari nozel ditetapkan konstan. Hasilpenelitian menunjukkan terdapat perubahan prilaku penyalaan yang

disebabkan karena perbedaan karakteristik bahan bakar campuranbiodiesel-minyak solar. Seiring dengan bertambahnya persen

pencampuran biodiesel, hal ini diikuti dengan penurunan temperatur api.Makin besar persen pencampuran biodiesel maka makin singkat waktu

yang dibutuhkan bagi burner untuk start-up.

Kata Kunci: biodiesel, burner, minyak solar, waktu start up, api

19


KAJIAN EKSPERIMENTAL PENGARUHJARAK, BENTUK DAN UKURAN NOSEL

TERHADAP DAYA TURBIN CROSS FLOW

Sri Poernomo Sari1 Franky Martupa2Astuti3

1,2Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, UniversitasGunadarma

Jl. Margonda Raya 100, Pondokcina, [email protected]

3Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Prabumulih KM 32 Inderalaya (30662) Tlp 580062

[email protected]

Abstrak

Turbin Crossflow adalah turbin bertekanan kecil dengan injeksitangensial dari putaran runner dengan poros horisontal. Tujuan PenelitianMenguraikan pengaruh bentuk nosel rectangular dan ellipse serta jarakpancar air terhadap putaran runner turbin crossflow. Pada perbedaan jarakdengan bentuk Nosel Rectangular dan bentuk Nosel Ellipse. Komponenyang digunakan yaitu pompa, pipa, casing, poros, sudu(runner),bantalan(bearing), katup, dan nosel. Perancangan sudu menggunakan pipaplastik/PVC. Ukuran bentuk nosel rectangular dimensi panjang 15,78 mmdan lebar 9,63 mm sedangkan bentuk nosel ellipse dimensi panjang 15mm dan lebar 10 mm. Hasil pengujian untuk nosel rectangular denganjarak terdekat 10 mm menghasilkan 65,6 RPM, debit aliran 0,000533 m3/sdan daya 3,28472954 J/s dan nosel ellipse dengan jarak terjauh 50 mmmenghasilkan 82,5 RPM, debit aliran 0,000467 m3/s dan daya0,22905961 J/s. Kesimpulan dari pengujian dan analisis turbin crossflowsemakin dekat jarak nosel terhadap sudu(runner) maka semakin besarRPM, debit aliran dan daya yang dihasilkan pada turbin crossflow dansemakin jauh jarak nosel terhadap sudu(runner) maka semakin kecilRPM, debit aliran dan daya yang dihasilkan pada turbin crossflow.

Keywords: Turbin cross flow, nosel, rectangular, ellips, debit, daya

20


IMPLEMENTASI PERANGKAT WIRELESSMONITORING ENERGI LISTRIK BERBASIS

ARDUINO DAN INTERNET

Wahri Sunanda1, Irwandinata2

1Teknik Elektro, Universitas Bangka Belitung, Pangkalpinang


ABSTRAK: Perangkat Wireless Monitoring Energi Listrik BerbasisArduino dan Internet ini dirancang untuk menggantikan sistempengukuran energi listrik secara manual dan konvensional. Perangkat initerdiri 4 (empat) bagianya itu sensor, processor, display dan network.Bagian sensor terdiri dari Current Transformer dan AC to AC PowerAdapter.Processor digunakan Arduino UNO yang akan mengolah hasilsensor, display menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) tipe untukmenampilkan data keluaran real time. Bagian terakhir yaitu networkterdiri dari Ethernet Shield, 3G Router, 3G Modem untuk komunikasi keDatabase Server sebagai tempat penyimpanan tetap dan pengolahan datalebih lanjut. Pengujian dengan total beban nominal 120 wattmenunjukkan bahwa nilai Vrms di LCD Wireless Energy Monitoring 218volt, nilai Vrms hasil pengukuran Clamp Meter 216 volt. Untuk nilai Irms diLCD Wireless Energy Monitoritng 0,44 ampere, nilai Irms hasilpengukuran Clamp Meter 0,5 ampere. Nilai daya nyata di LCD WirelessEnergy Monitoring 92 watt, nilai daya nyata hasil pengukuran ClampMeter 84 watt. Sedangkan faktor daya di LCD Wireless EnergyMonitoring 0,97, dan faktor daya hasil pengukuran Clamp Meter 0,99.

Kata Kunci: wireless monitoring, Vrms, Irms, daya nyata, faktor daya.

21


BIDANG KAJIANCOAL UPGRADING

22


PENGARUH MASSA DAN RASIO ETANOLTERHADAP AKSELERASI WAKTU NYALA BRIKET

Budi Santoso1, Ellynda Permasita Nova1, Uwu Holifah Ana F1.

Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Palembang-Prabumulih KM. 32 Indralaya-Ogan Ilir 30662 Telp.

(0711) 580169


ABSTRAK: Cadangan batubara sangat melimpah di Indonesia dengan

jumlah 65,4 miliar ton. Sebagian besar cadangan batubara di Indonesiamerupakan batubara dengan kualitas rendah yaitu lignit dan

subbituminus. Penggunaan batubara sebagai sumber bahan bakar masihkurang variatif. Batubara di Indonesia biasanya digunakan sebagai bahanbakar PLTU. Pemanfaatan lainnya adalah dalam bentuk briket. Namun

masih ada beberapa kendala dalam penggunaannya. Salah satu kendaladalam penggunaan briket batubara adalah penyalaannya yang

membutuhkan waktu yang lama, yaitu sekitar 10 menit. Selama inipenggunaan briket masih dilakukan secara tradisional. Masyarakat

biasanya merendam briket dalam minyak tanah untuk mempercepatwaktu penyalaan. Namun, cara ini kurang efisien dan minyak tanahmenghasilkan jelaga. Oleh karena itu, diperlukan inovasi dalam

pembuatan briket batubara agar lebih mudah digunakan oleh masyarakat.Pelapisan briket dengan campuran etanol dan asam stearat melalui proses

coating merupakan salah satu inovasi untuk mempercepat prosespenyalaan briket batubara. Briket batubara dikarbonisasi pada suhu 600—900oC dengan keadaan vakum untuk menurunkan nilai volatile matter.

Hal ini dilakukan agar jelaga yang dihasilkan dari proses pembakaransedikit. Selanjutnya, briket batubara dikeringkan untuk megurangi kadar

air agar waktu penyalaan lebih cepat. Etanol padat dapat meningkatkannilai kalor pembakaran. Pembakaran etanol menghasilkan kalor sebesar7.022 kalori/gram dan pembakaran briket batubara jenis subbituminus

menghasilkan kalor sebesar 6.000 kalori/gram. Penggunaan etanolsebagai pengganti minyak tanah juga bertujuan untuk mengurangi jelaga

23


hasil pembakaran. Hal ini karena etanol memiliki rantai karbon yang lebihpendek dibandingkan minyak tanah. Proses coating ini dapat

mempercepat waktu penyalaan hingga 80 %. Berdasarkan hasilpercobaan, efisiensi yang paling tinggi diperoleh pada perbandinganetanol dan asam stearat 1:1 dengan ukuran briket batubara 20 mesh dan

tebal coating 4 mm.

Kata Kunci: Batubara, briket, etanol, asam stearat, waktu nyala, coating

24


AKSELERASI WAKTU NYALA BRIKET BATUBARADENGAN PEMANFAATAN TALL OIL SISA

DIGESTER PULP KRAFT PROCESS DAN GETAHDAMAR (Agathis Damara)

Budi Santoso1, Dede Hadi Widianto1 , Yono Purnama1.Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang-Prabumulih KM. 32 Indralaya-Ogan Ilir 30662 Telp.

(0711) 580169Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Salah satu masalah dalam pengembangan industri briket diIndonesia adalah perlunya karbonisasi dalam proses pembuatannya. Halini terutama karena batubarayang digunakan termasuk dalam peringkat(rank) rendah dengan kadar zat terbangrata-rata diatas 35%, sehinggadalam pembakarannya menimbulkan asap dan bau. Proses yangdigunakan pada penelitian ini yaitu menggunakan proses non karbonisasi.Briket batubara non karbonisasi memungkinkan untuk digunakan ataudibakar tanpa menimbulkan asap atau bau. Pada proses pembuatan briket,mekanisme blending menjadi tahapan penting dimana jenis perekatmenjadi salah satu indikator besaran nilai kalor. Pada penelitian inimenggunakan batubara subbituminus dengan menggabungkan Batubaradengan campuran Tall Oil sebagai perekat, dan Getah Damar sebagaiakselerator waktu nyala, penelitian ini akan melihat sejauh manapengaruh penambahan kedua zat tersebut terhadap waktu nyala briketBatubara. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa perbandingan campurandengan rasio % berat antara batubara, tall oil, dan damar yang dapatmenghasilkan waktu nyala paling sebentar sekitar 4,1 menit adalah 1 : 0,5: 0,25. Data ini tak berbeda jauh apabila dilakukan perhitungan secarateoritis menggunakan perhitungan Mikkola Wichmann dimana dengantemperatur nyala sebesar 165oC akan menghasilkan perhitungan waktunyala sekitar 5,8 menit.

Kata Kunci: Batubara, briket, Tall Oil , Getah Damar, waktu nyala,

blending

25


PENGARUH KOMPOSISI DAN UKURAN SERBUK

BRIKET YANG TERBUAT DARI BATUBARA DAN

JERAMI PADI TERHADAP KARAKTERISTIK

PEMBAKARAN

Didik SugiyantoUniversitas 17 Agustus 1945 Jakarta


ABSTRAK: Jerami padi yang berada di daerah pertanian selama inibelum dimanfaatkan secara maksimal penggunaanya sehingga perluadanya alternatif pengolahan agar menjadi bahan yang lebih bermanfaat.Salah satu pengolahan limbah jerami padi adalah menjadikannya sebagaibahan bakar alternatif yaitu briket. Kelebihan dari pengolahan limbahjerami padi menjadi briket adalah tersedianya bahan baku yang cukupbanyak di daerah pertanian. Kekurangan briket jerami padi mempunyainilai kalor yang rendah pada waktu pembakaran, maka untukmeningkatkan kalornya perlu adanya campuran bahan lain. Bahancampuran yang mungkin bisa digunakan adalah batubara sebabmempunyai nilai kalor tinggi. Untuk membuat briket campuran jeramipadi dan batubara yang sesuai standar maka perlu memperhitungkankomposisi dan ukuran serbuk untuk menghasilkan karakteristikpembakaran yang memenuhi standar SNI 01-6235-2000 tentang briketarang. Tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah mengetahuipengaruh komposisi dan ukuran serbuk briket dari campuran batubara danjerami padi terhadap kadar air, kadar abu, kadar volatile matter, nilaikalor, kadar karbon terikat, densitas, laju pembakaran briket dan suhumaksimal pada proses pembakaran briket. Metode penelitian dilakukandengan uji eksperimen dan simulasi komputer. Parameter uji eksperimenadalah karakteristik briket yang meliputi kadar air, kadar abu, kadarvolatile matter, kadar karbon terikat, densitas, nilai kalor dan lajupembakaran dengan variasi komposisi bahan baku dan ukuran partikel.Parameter uji simulasi adalah suhu pada waktu pembakaran mengunakansimulasi komputer dengan software Fluent 3.6.2 dengan caramemasukkan data hasil eksperimen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

26


rendemen arang dari proses pirolisis batubara dan jerami padidiperoleh sebesar 68,54% dan 24,61%; sedangkan nilai kalornya sebesar6150.740 kal/g dan 4751.184 kal/g. Dari hasil uji eksperimen titikoptimum pada briket komposisi campuran 50% batubara dan 50% jeramipadi pada 35 mesh, parameter pengujian sesuai dengan SNI 01-6235-2000yaitu kadar air sebesar 5,176%, kadar abu sebesar 26,231%, kadar volatilematter sebesar 12,484%, nilai kalor sebesar 5037.127 kal/g, kadar karbonterikat sebesar 56.105%, densitas sebesar 0.743 g/cm3 dan untuk lajupembakaran sebesar 4,14 g/menit pada menit ke-8, Hasil simulasikomputer untuk suhu pada waktu pembakaran maka komposisi 50%batubara dan 50% jerami padi pada 35 mesh sebesar 743 K atau 469 C.

Kata Kunci: batubara, jerami padi, briket

27


KAJIAN COAL TAR MIXTURE (CTM)BERDASARKAN PERSENTASE CAMPURAN

BATUBARA, TAR DAN AIRDALAM INTERVAL VISKOSITAS 900 - 1100 cP

Ega Salfira1, Rr. Harminuke Eko Handayani2

1 ,2 Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, UniversitasSriwijaya,

Jl. Srijaya Negara Bukit Besar, Palembang, 30139, IndonesiaCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Coal Tar Mixture (CTM) merupakan salah satu bahanbakar alternatif yang terbuat dari campuran batubara, tar, air, dan zataditif sehingga membentuk slurry untuk mempermudah dalam prosestransportasi batubara yang berbentuk fluida sehingga dapat dialirkanmelalui pipa. Selain untuk memanfaatkan limbah gasifikasi batubara,penambahan tar dalam pembuatan CTM berfungsi meningkatkan nilaikalor CTM untuk mempermudah dalam proses pembakaran. CTMmemiliki sifat aliran fluida sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahanbakar cair untuk digunakan di industri pembangkit tenaga listrik, pabriksemen, pembangkit tenaga uap dan industri-industri yang biasamenggunakan boiler sebagai penghasil uap. Pembuatan CTM padapenelitian ini menggunakan batubara lignit dari PT. Pendopo EnergiBatubara di Sumatera Selatan, batubara bituminus dari PT. Tanito Harumdi Kalimantan Timur dan batubara Hasil UBC dari Unit UpgradingPalimanan. Sedangkan tar yang digunakan berasal dari tar hasil limbahgasifikasi pada Unit Gasifikasi Palimanan, Jawa Barat. Zat aditif yangdigunakan adalah Natrium Sulfonat Formaldehid (NSF) sebagai dispersandan Carboxylmethyl Cellulose (CMC) sebagai stabiliser. Batubarabituminus dengan campuran 60% batubara, 15% tar, 24,4 % air dan zataditif yang masing – masing ditambahkan 0,3% merupakan batubarayang paling baik untuk dijadikan campuran CTM karena memiliki nilaiyield stress paling tinggi yaitu134,56 Pa. Hal ini menunjukkan bahwaCTM tersebut memiliki nilai kestabilan paling baik dan tidak cepatmengendap sehingga mempermudah dalam proses pengaliran melalui

28


pipa. Nilai kalor CTM yang dihasilkan pun cukup tinggi yaitu mencapai4721,61 kal/gr (nilai kalor dalam bentuk fluida).

Kata Kunci: batubara, tar, coal tar mixture

29


KAJIAN ANALITIS PEMBAKARAN BRIKETBATUBARA UNTUK TUNGKU PENGECORAN

LOGAM

Imam Hidayat, Riman Sipahutar, Diah Kusuma PratiwiJurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM-32 Inderalaya (OI) Telp./ Fax.(0711) 580272


ABSTRAK: Salah satu sumber energi alternatif yang dapat menjadi

solusi untuk menggantikan minyak bumi pada masa mendatang adalahbriket batubara dengan kandungan energi 5900-6214 kcal/kg. Briket

batubara memiliki fixed carbon sekitar 38.55%, volatile matter 35.36%,ash 17.34%, dan Moisture 20.84% sehingga briket batubara dapatdikonversi melalui proses gasifikasi. Gasifikasi merupakan metode

mengkonversi secara termokimia bahan bakar padat menjadi bahan bakargas (syngas) dalam wadah gasifier dengan menyuplai agen gasifikasi

seperti uap panas, udara dan lainnya. Pada penelitian ini jenis gasifieryang digunakan adalah updraft gasifier dengan simulasi Computational

fluid dynamics (CFD) dan kajian analitis. Tujuan dari penelitian ini adalahmengamati pengaruh distribusi tekanan, perpindahan panas, kecepatanaliran, distribusi temperatur, pola aliran fluida yang terjadi di dalam

gasifier. Dari hasil analisis dan pembahasan tersebut dapat ditarikkesimpulan bahwa temperatur keluar dari gas outlet pada gasifier sekitar

800- 900 K (527o- 627oC) dan temperatur gas keluar harus diatasmaksimum sekitar 300o-400o C karena akan terjadi temperature drop.Hasil simulasi menunjukkan temperatur ruang bakar pada fraksi

campuran 0.1 temperatur pembakaran di briket batubara adalah sekitar1625 K = 1355oC. Berdasarkan simulasi dimungkinkan membuat tungku

pengecoran logam menggunakan bahan bakar gas hasil gasifikasi briketbatubara non karbonisasi.

Kata Kunci: Gasifikasi, computational fluid dynamics (cfd), updraftgasifier, briket batubara

30


PENGARUH TEMPERATUR DAN KOMPOSISI PADA

PEMBUATAN BIOBRIKET DARI CANGKANG BIJI

KARET DAN PLASTIK POLIETILEN

Selpiana 1*, A. Sugianto 1 , F. Ferdian 1

1Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Bahan bakar fosil yang merupakan bahan bakar

konvensional yang penggunaannya meningkat setiap tahunnya menuntutkita untuk menemukan energi alternatif dan energi terbarukan sebagai

pengganti bahan bakar fosil. Cangkang biji karet yang merupakan limbahperkebunan dan plastik polietilene sebagai limbah rumah tangga

memiliki nilai energi yang menguntungkan tetapi masih kurangpemanfaatannya. Cangkang biji karet memiliki struktur yang keras danmemiliki kadar selulosa tinggi dapat dijadikan sebagai bahan baku

pembuatan biobriket. Metode pembuatan biobriket dari cangkang bijikaret dengan penambahan plastik polietilene secara garis besar melalui

tahapan pembersihan, pengeringan, karbonisasi, pencampuran, danpercetakan. Pada penelitian ini variabel yang digunakan adalahTemperatur karbonisasi, komposisi campuran dari arang cangkang biji

karet dan plastik polietilene. Temperatur karbonisasi yang digunakandimulai dari temperatur 400 oC, 450 oC, 500 oC, 550 oC, dan 600 oC.

Sedangkan variabel komposisi yang digunakan yaitu; 90 % BK : 0 % PP,85 % BK : 5 % PP, 80 % BK : 10 %PP, 75 % BK : 15 % PP. Perekatyang digunakan barupa larutan kanji dengan kadar campuran 10% dari

total berat biobriket. Dari penelitian yang dilakukan didapat biobriketdengan kualitas optimal pada temperatur karbonisasi 550 oC dengan

penambahan plastik polietilene sebanyak 15%, dimana nilai kalor sebesar7036 cal.gr, kadar air lembab 6,31 %, kadar abu 1,47 %, kadar zat terbang

35,55 %, dan kadar karbon padat sebesar 56,67 %.

Kata Kunci: Biobriket, cangkang biji karet, plastik polietilen,

karbonisasi, nilai kalor.

31


PENGARUH SUHU KARBONISASI SERAT SAWITTERHADAP NILAI HARDGROVE GRINDABILITY

INDEX (HGI) PADA CAMPURAN BATUBARABITUMINUS DENGAN SERAT SAWIT

Shanti Aisyah1, Rr. Harminuke Eko Handayani2

1,2 Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,Jl. Srijaya Negara, Bukit Besar, Palembang 30139, Sumatera Selatan


ABSTRAK: Batubara sebagai sumber energi tidak dapat diragukan lagisebagai bahan bakar pada pembangkit listrik, dan industri. Bahan bakaryang digunakan pada pembangkit listrik atau industri harus memilikispesifikasi yang memenuhi standar alat. Salah satu spesifikasi parameterkualitas untuk dijadikan sebagai bahan bakar pada pembangkit listrik atauindustri adalah nilai Hardgrove Grindability Index (HGI) yang memenuhistandar alat pada pembangkit listrik dan nilai kalor. Batubara bituminusumumnya mempunyai sifat ketergerusan rendah sehingga parameter iniperlu diperhatikan. Salah satu cara untuk memenuhi spesifikasi parameterkualitas batubara bituminus sebagai bahan bakar pada PLTU yaitu denganpencampuran antara batubara bituminus dengan biomassa. Biomassamerupakan bahan-bahan organik yang dapat dimanfaatkan sebagaisumber bahan bakar. Biomassa sebagai campuran batubara harus melaluiproses karbonisasi untuk mempermudah sebagai campuran batubara.Proses Karbonisasi biomassa dilakukan pada suhu karbonisasi 200oCsampai dengan 900oC. Pencampuran antara batubara bituminus denganserat sawit dilakukan dengan variasi persentase yaitu 90% bituminus dan10% serat sawit, sampai dengan persentase 50%:50%. Pencampuranbatubara bituminus dengan serat sawit bertujuan untuk mengetahuibagaimana pengaruh suhu karbonisasi serat sawit terhdap nilai HGIbatubara biuminus, dan persentase campuran antara batubara bituminusdengan biomassa terhadap nilai HGI. Dari parameter analisis HGI dannilai kalor, serat sawit merupakan biomassa yang baik sebagai campuranbatubara bituminus karena menghasilkan nilai HGI dan nilai kalor yangoptimum yaitu 78, dan 5207 cal/gr pada persentase 50%;50% dengansuhu karbonisasi 400OC.

32


Kata Kunci: Batubara, Serat sawit, Handgrove Grindability Index (HGI),Karbonisasi.

33


PENGARUH SUHU PADA PROSESHYDROTHERMAL TERHADAP KARAKTERISTIK

BATUBARA

Y.B. Ningsih1*

1 Teknik Pertambangan, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Hydrothermal merupakan salah satu proses upgradingbatubara yang dilakukan di dalam media air panas. Melalui proseshydrothermal, kandungan air di dalam batubara akan berkurang sehingganilai kalori batubara tersebut akan bertambah. Proses hydrothermaldikontrol oleh suhu, tekanan dan waktu reaksi. Setiap batubara memilikikondisi optimum proses hydrothermal yang berbeda-beda. Proseshydrothermal tidak hanya mengurangi kandungan air didalam batubarasaja, tetapi juga mengubah sifat fisik dan kimia atau karakteristikbatubara. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh suhu padaproses hydrothermal terhadap karakteristik batubara hasil proseshydrothermal dan mengetahui kondisi suhu optimum yang digunakanpada penelitian ini. Proses hydrothermal dilakukan dengan menggunakanalat autoclave pada kondisi vakum udara. Suhu yang digunakan adalah280 – 3400C pada tekanan non evaporasi dan waktu reaksi selama 30menit. Batubara hasil proses hydrothermal selanjutnya dianalisis melaluianalisa proximate, ultimate, nilai kalori dan petrografi. Hasil analisismenunjukan bahwa melalui proses hydrothermal terjadi perubahankarakteristik batubara. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa dengansemakin meningkatnya suhu, nilai kalori batubara, kandungan karbontertambat dan kandungan unsur karbon serta nilai reflektan cenderungsemakin meningkat. Sebaliknya, kandungan air lembab, zat terbang,kandungan unsur oksigen dan hidrogen cenderung semakin menurun.Suhu optimum pada penelitian ini adalah 3400C, dimana pada suhutersebut nilai kalori meningkat sebesar 17,4%, kandungan air lembabturun sebesar 65,43%, zat terbang turun sebesar 3.52%, karbon tertambatmeningkat sebesar 26,27%, kandungan karbon meningkat sebesar26,22%, kandungan hidrogen turun sebesar 9,35% dan kandunganoksigen turun sebesar 51,39%. Selain itu, fuel rasio yang

34


mengindikasikan kereaktifan pembakaran batubara meningkat sebesar30,86% . Nilai reflektan yang merupakan salah satu indikasi derajatpembatubaraan juga meningkat sebesar 92,10%.

Kata Kunci: Upgrading, Hydrothermal, Batubara, Suhu

35


BIDANG KAJIANGREEN CLEANTECHNOLOGY

36


METODE PENGUKURAN KEBISINGAN RUANGANMENGGUNAKAN DATA LOGGER SPL

Aryulius Jasuan1

1Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,

PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Pengukuran Kebisingan Ruangan mengalami perkembanganyang pesat, Baik itu dilakukan untuk pengukuran kebisingan secaraumum maupun yang terkait dengan berbagai keperluan dibidangtelekomunikasi seperti perencanaan ruang studio dan lain sebagainya,diharapkan melalui penelitian ini dapat dikembangkan suatu metode danprosedur pengukuran Kebisingan Suatu ruangan. Melalui penelitian iniakan dipelajari hal hal yang tekait dengan Bunyi dan Kebisingan, SumberKebisingan, Jenis Kebisingan, Pengaruh Kebisingan Pada Manusia,Penyebab kebisingan, Dampak Kebisingan Terhadap Kesehatan, Standarkebisingan berbagai spot dan ruang publik menurut Keputusan MenteriNegara Lingkungan Hidup No. 48 Tahun 1996 Tanggal 25 Nopember1996, dan melakukan uji coba penggunaan Noise Meter sebagai DataLogger SPL berbasis Andoid. Sebagai uji coba dilakukan pengukurankebisingan dan perhitungan yang dilakukan pada Teras, Koridor danruang Administrasi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya Kampus Palembang. Dari hasil pengukuran ruangteras tingkat kebisangan pada siang 63,74 dB(A) berada diatas nilaiambang untuk fasilitas umum sebesar 60 dB(A).

Kata Kunci: Pengukuran kebisingan, Sound Level Meter, SPL dataLogger Android

37


PENGARUH pH AIR ASAM TAMBANG SINTETIKTERHADAP KUALITAS PERMEAT HASIL PROSESSANDFILTRASI, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE

OSMOSIS

Dominica Charitas Manalu1, Ridha Thaherah1, Subriyer Nasir2

1Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang2Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia Universitas

Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Air asam tambang tidak dapat langsung dialirkan ke

lingkungan karena memiliki pH yang sangat rendah (2-5) dan kandunganlogam seperti besi dan mangan yang dapat mengganggu biota perairansehingga perlu dilakukan pengolahan sebelum dialirkan ke lingkungan.

Salah satu alternatif pengolahan yang dapat dilakukan adalah denganteknologi membran. Rangkaian teknologi membran yang digunakan pada

penelitian ini adalah sand filter dengan adsorben abu gosok, ultrafiltrasi,dan reverse osmosis. Parameter yang diteliti adalah Total DissolvedSolids (TDS), Electrical Conductivity (EC), pH, dan kandungan logam

besi serta mangan. Untuk mengetahui pengaruh ph air asam tambangterhadap peningkatan kualitas variabel tersebut, dibuatlah air asam

tambang sintetik dengan tiga variasi pH, yaitu 2,4; 3,74; dan 3,9.pengolahan air asam tambang dengan rangkaian teknologi membran ini

dapat menurunkan TDS sampai 99,68%, kandungan logam Fe sampai98,06%, kandungan Mn sampai 99,58%, dan mampu menaikkan pHsampai 125%. rangkaian teknologi membran ini cukup efektif untuk

digunakan pada pengolahan air asam tambang.

Kata Kunci: air asam tambang, membran, reverse osmosis, sand filter,ultrafiltrasi

38


PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG DENGANSAND FILTER/ADSORBEN COAL FLY-ASH,ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS

Devi Anggraini 1), Silfia Dahnia 1), Subriyer Nasir2*1Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang

2 Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Kegiatan penambangan di Indonesia semakin meningkatbersamaan dengan dampak negatif yang ditinggalkan air asam tambang

ke lingkungan. Oleh karena itu, air asam tambang perlu diolah agar tidakmerusak lingkungan di sekitar area pertambangan. Pada penelitian ini,dilakukan pengolahan menggunakan Sand Filter Ultrafiltration dan

Reverse Osmosis dengan pH air asam tambang sintetik masing-masing2,4; 3,74; dan 3,93. Parameter yang diukur untuk menentukan kualitas air

keluaran unit pengolahan sesuai baku mutu lingkungan yaitu pH, EC,TDS, sulfat (SO4), besi (Fe) dan Mangan (Mn). Dari hasil pengolahan

didapatkan persentase kenaikan pH pada Sand Filter, Ultrafiltration, danReverse Osmosis sebesar 12%, 20% dan 125%. Pada pengolahan jugadidapatkan penurunan kandungan TDS dan EC mencapai 90%;

penurunan sulfat (SO4), besi (Fe) dan mangan (Mn) sebesar 98%, 96,5%,90%. Keluaran air hasil pengolahan memiliki kualitas yang baik dan telah

mencapai standar baku mutu lingkungan. Namun, pengolahan ini hanyamenaikkan pH air keluaran mencapai 5.4 untuk air asam tambang denganpH 2.4. sehingga disarankan untuk meningkatkan waktu operasi lebih dari

satu jam.

Kata Kunci: Adsorben, fly-ash, , Reverse Osmosis, Sand Filter,

Ultrafiltrasi

39


EFEK VENTILASI MEKANIK DAN NATURALTERHADAP PENURUNAN KADAR CO2 DI

LABORATORIUM PRESTASI MESIN

Dwinanto1*, Imron Rosyadi1 dan Rian Dwi Purnomo1

1 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, Banten


ABSTRAK: Pengaruh kesehatan yang ditimbulkan oleh gas CO2

akibat ekses gas hasil pembakaran pada motor bakar dapat

menyebabkan sesak napas, batuk, sakit kepala dan iritasi pada mata.

Untuk menghindari hal negatif tersebut maka diperlukan suatu

rekayasa sistem ventilasi agar pengguna ruangan dapat melakukan

kegiatan, terhindar dari resiko pengaruh gas CO2. Untuk menunjang

objektif penelitian ini, metode Direct Flow to detectors digunakan

sebagai acuan untuk membaca secara real-time kandungan gas CO2

melalui suatu detektor. Detektor ini memiliki prinsip kerja

melewatkan gas buang yang ada di dalam ruangan pada sensor gas

yang terdapat pada alat detektor. Selanjutnya, untuk kondisi yang

diukur digunakan 3 (tiga) kondisi ; kondisi saat tidak menggunakan

ventilasi mekanik, kondisi menggunakan ventilasi mekanik, serta

kondisi menggunakan ventilasi mekanik dan ventilasi natural.

Hipotesa yang dimiliki pada saat awal penelitian, dengan

menggunakan skema ventilasi mekanik dan ventilasi natural maka

kadar CO2 yang terdapat dalam ruangan akan berkurang dengan

cepat hingga mencapai kondisi yang telah ditetapkan oleh

Kementerian Lingkungan Hidup. Sebagai hasil kesimpulan yang

didapatkan, benar adanya dengan penggunaan ventilasi mekanik dan

ventilasi natural secara bersamaan efektif menurunkan kadar CO2

dibanding dengan kondisi tanpa menggunakan ventilasi mekanik.

Kata Kunci: gas CO2, direct flow to detector method, kandungan CO2,ventilasi mekanik dan ventilasi natural

40


ANALISA LAPISAN BATUAN YANG MENGANDUNG AIR( AKUIFER ) DENGAN MENGGUNAKAN METODE

GEOLISTRIK DAERAH SUKAWINATAN, PALEMBANG

Falisa1 Teknik Geologi, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Air merupakan elemen yang penting pada kehidupan

manusia dan mahluk hidup lainnya. Tanpa air kemungkinan besar mahluk

hidup tidak akan bisa bertahan.Di daerah sukawinatan air yang berada

didaerah tersebut pada sumur-sumur masyarakat sekitar belum sesuai

dengan standar air bersih dari Departemen Kesehatan. Air yang berada di

sumur-sumur masyarakat sekitar daerah Sukawinatan berwarna keruh

dengan kedalaman yang dangkal berkisar 1-3 meter, dikarenakan pada

kedalaman tersebut sudah didapat air akan tetapi bukan air yang jernih

atau belum sesuai standar air bersih. Kesuliatan masyarakat sekitar untuk

mendapatkan air bersih menjadi permasalahan. Keberadaan dan

kualitasnya air yang ada didaerah Sukawinatan maka didapat suatu

permasalah. Berdasarkan hal tersebut diatas maka solusinya adalah

mencari kedalaman dan ketebalan dari suatu lapisan bawah permukaan

yang mengandung air dengan metode geolistrik didaerah Sukawinatan,

Palembang. Metode geolistrik secara umum sangat mendukung dalam

permasalahan ini karena dari metode ini juga didapat dikedalaman berapa

dan kualitas air yang ada dibawah permukaan tanah. Berdasarkan dari

hasil pengolahan dan analisis data maka diinterpretasikan bahwa air yang

berada di daerah Sukawinatan kemungkinan berada tidak terlalu dangkal,

dengan litologi yang beragam dan positas dan permeabilitas yang

beragam pula maka kemungkinan terdapat suatu akuifer dibawah

permukaan.

Kata Kunci: metode geolistrik, litologi, porositas, permeabilitas

41


PEMANFAATAN EKSTRAK KELOPAK DAN BIJIBUNGA ROSELLA SEBAGAI BAHAN PENGGUMPAL

LATEKS(study pengaruh volume, waktu pencampuran, dan pH)

Ir. Hj. Farida Ali, DEA1, Anna Stasiana1, Noviyanti Puspasari1

1Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya


Abstrak: Rosella (Hibiscus sabdariffa) merupakan tanaman yang

memiliki kelopak berwarna merah cerah dan dapat dikonsumsi. Rosellavarietas sabdriffa memiliki bentuk yang lebih pendek seperti semak. Pada

penelitian ini, Rosella digunakan sebagai bahan penggumpal lateks.Koagulan lateks menggunakan ekstrak kelopak rosella (tanpa biji) danbunga rosella berbiji yang dicampurkan ke lateks segar dan didiamkan

selama waktu tertentu. Hasil endapan karet akan dikeringkan dengan ovenuntuk memperoleh berat akhir karet kering. Penggumpalan lateks terjadi

karena penurunan pH lateks sampai ke titik isoelektrik sehingga partikelkaret kehilangan muatan. Pada penelitian ini variabel yang digunakan

adalah volume 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, dan 10 ml; waktu kontak 5 jam, 10jam, 15 jam, 20 jam, dan 24 jam; pH 2,3; 2,5; 3,0; dan 4,0. Dari hasilpenelitian diperoleh berat karet optimal pada volume 10 ml, waktu kontak

selama 24 jam dan pH bernilai 2,3.

Kata Kunci : koagulasi, lateks, ekstrak rosella, asam.

42


PENGARUH LAJU ALIR UMPAN ULTRAFILTRASIDAN TEKANAN OPERASI REVERSE OSMOSISPADA PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG

SINTETIK MENGGUNAKAN ADSORBEN ABUTERBANG BATUBARA

Hasanah Oktavia Pane, Sondang Purnama Sari, Subriyer Nasir*1 Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Sriwijaya, Palembang2Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Penelitian ini memanfaatkan fly-ash batubara sebagai

adsorben yang dikombinasikan dengan sand filter, ultrafiltrasi, danreverse osmosis untuk pengolahan air asam tambang sintetik. Sand filter

dan adsorben fly-ash digunakan sebagai pretreatment sebelum umpanmemasuki membran. Variabel penelitian adalah pH air asam tambang

sintetik, laju alir umpan pada ultrafiltrasi, dan tekanan operasi pada sistemreverse osmosis. Eskperimen dilakukan selama satu jam dan setiap 15menit dilakukan analisis produk meliputi TDS, EC dan pH. Parameter

utama dalam penelitian ini adalah fluks permeat dan persentase perolehanair (WRP). Hasil yang diperoleh memerlihatkan bahwa fluks permeat dan

WRP terbesar diperoleh pada tekanan operasi sistem RO sebesar 3,4kg/cm2 yaitu 4,06 L/menit dan 10,8%.

Kata Kunci: Air asam tambang sintetik, fly ash, reverse osmosis, sandfIlter, ultrafiltrasi

43


PENGARUH ADSORBEN RICE HUSK-ASH, LAJUALIR UMPAN PADA SISTEM ULTRAFILTRASI DAN

TEKANAN OPERASI PADA UNIT REVERSEOSMOSIS

Jelita Br. Sinurat1, Sara Situmeang1, Subriyer Nasir 2

Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia – Universitas SriwijayaDosen Jurusan Teknik Kimia – Universitas Sriwijaya


ABSTRAK: Air asam tambang merupakan salah satu contoh dampaknegatif dari proses penambangan yang tidak bisa diabaikan begitu saja.Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan agar dapat dengan aman

dibuang ke lingkungan. Pada penelitian ini, dilakukan pengolahan airasam tambang menggunakan Sand Filter (dengan adsorben abu gosok),

Ultrafiltrasi, dan Reverse Osmosis dengan pH air asam tambang masing-masing 2,4; 3,74; 3,93. Parameter-parameter yang diukur padapengolahan ini yaitu pH, EC, dan TDS. Dari hasil pengolahan didapatkan

pengolahan air asam tambang pH 3,93 , 3,74 menghasilkan air yang amanuntuk dibuang ke lingkungan sedangkan 2,4 belum memenuhi standar

baku mutu karena pHnya <5, grafik TDS dan EC permeat cenderungsama, WRP berbanding lurus terhadap laju alir UF , laju alir UFmeningkat dengan terus meningkatnya tekanan RO, dan mutu permeate

juga semakin meningkat, dan membran RO mampu menghasilkan pHpermeat mencapai >7,8, TDS dan EC yang mencapai standar baku mutu. ,

pada tekanan maksimum 4,2 kg/cm2 didapatkan WRP 13,8%, dan tekananminimum 1,0 kg/cm2 didapatkan WRP 3,2%. Pengolahan air asam

tambang dengan rangkaian teknologi membran ini dapat menurunkanTDS sampai 99,68%, EC sampai 99,7%, menaikkan pH sampai 120,8,dan WRP 47,37%. Rangkaian teknologi membran ini cukup efektif untuk

digunakan pada pengolahan air asam tambang.

Kata Kunci: Air Asam Tambang, Sand Filter, Ultrafiltrasi, ReverseOsmosis, Abu Sekam Padi

44


POTENSI PEMANFAATAN ZIRKONIA PADA ASPEKLINGKUNGAN : SUATU TINJAUAN PUSTAKA

M.I. Sari1*, T.E. Agustina2

1Mahasiswa Pascasarjana, Program Studi Magister Teknik Kimia,Universitas Sriwijaya, Palembang

2Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,Palembang


ABSTRAK: Indonesia merupakan negara maritim kepulauan, yang

menyimpan berbagai macam kekayaan berupa sumber daya alam, baikhasil pertambangan, perikanan, perkebunan, dan lain-lain. Zirkonia

merupakan salah satu hasil pertambangan non mineral yang berlimpahyang dimiliki oleh Indonesia. Zirkonia tidak berada dalam keadaan murniyang dapat langsung ditemukan di alam, akan tetapi kebanyakan

ditemukan dalam keadaan terikat dengan senyawa lain seperti dalam pasirzirkon (ZrSiO4). Ada banyak metode untuk mendapatkan zirkonia dari

pasir zirkon. Pengguna zirkon yang terbesar adalah sebagai opacifierdalam pembuatan produk berbasis keramik seperti ubin, peralatan sanitasi

dan peralatan makan. Salah satu sektor yang berkembang pesat dalampenggunaan zirkon adalah produksi zirkonia, kimia zirkonium dan logamberbasis zirkonium. Zirkonia juga diaplikasikan pada abrasif alumina

zirkonia. Karena sifatnya yang tidak beracun dan ramah terhadaplingkungan produk dari zirkonia murni digunakan dalam kosmetik,

perspirant (anti keringat), kemasan makanan, dan permata palsu(perhiasan). Sebagai bahan kimia, selain digunakan sebagai katalis,zirkonia juga digunakan sebagai campuran oksida untuk semikonduktor

seperti TiO2. Dalam penerapan fotokatalisis berbasis TiO2, zirkoniamerupakan pasangan yang tepat untuk meningkatkan aktivitas

fotokatalisis dengan sinar ultra violet. Dalam makalah ini akan dikajipotensi doping zirkonia terhadap semikonduktor TiO2 danpemanfaatannya dalam aspek lingkungan seperti pengolahan air limbah

dengan metode fotokatalisis yang hemat energi dimana menggunakanbantuan sinar matahari.

45


Kata Kunci: zirkonia, pasir zirkonia, semikonduktor fotokatalisis, dopingzirkonia

46


KAJIAN TINGKAT RISIKO PENCEMARAN AIRSUMUR GALI DITINJAU DARI ASPEK

KONSTRUKSI DAN LETAK SUMUR GALI SERTAPERILAKU PENGGUNA SUMUR GALI DI

KELURAHAN TALANG PUTRI KECAMATAN PLAJUKOTA PALEMBANG

Nyimas Septi Rika Putri1

1Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Pada lokasi penelitian masih banyak penduduk yang tidakdapat dilayani oleh Perusahaan Air Minum, sehingga untuk memperolehair bersih berasal dari air sumur gali. Penelitian ini bertujuan mengetahuihubungan antara kondisi konstruksi sumur gali dengan tingkat risikopencemaran air sumur gali (ditinjau dari parameter fisika, parameterkimia, dan parameter mikrobiologi, mengetahui keberadaan atau letaksumur gali dengan sumber-sumber yang berpotensi menjadi bahanpencemar, dan hubungan perilaku pengguna sumur gali tentang kondisifisik sumur gali dan cara pemanfaatan air sumur gali yang meliputipengetahuan, sikap, dan tindakan. Pengujian yang dilakukanmenggunakan metode statistik, dimana dalam menentukan ada tidaknyahubungan antara kondisi konstruksi sumur gali dengan tingkat risikopencemaran air sumur gali menggunakan Uji Korelasi Ganda yaituProduct Moment Pearson. Sedangkan pengujian keberadaan atau letaksumur gali dengan sumber-sumber yang berpotensi menjadi bahanpencemardan pengujian hubungan perilaku pengguna sumur gali tentangkondisi fisik sumur gali dan cara pemanfaatan sumur gali denganmenggunakan Uji Korelasi Sederhana yaitu Product Moment Pearson.Hipotesis dalam penelitian ini adalah jika terdapat hubungan yang berartipada tujuan penelitian ini maka H1 diterima dan Ho ditolak. Denganmenggunakan persamaan korelasi Product Moment Pearson, padapengolahan data hubungan antara kondisi konstruksi sumur gali dengantingkat risiko pencemaran air sumur gali diperoleh r pearson sebesar0,794 dan t tabel 2,2030 (taraf kesalahan 5%), dengan demikian H1diterima dan Ho ditolak, artinya terdapat hubungan antara kondisi

47


konstruksi sumur gali dengan tingkat risiko pencemaran air sumur gali.Sedangkan pada pengolahan data hubungan antara keberadaan atau letaksumur gali dengan sumber-sumber yang berpotensi menjadi bahanpencemardiperoleh r pearson sebesar 0,805 dan t tabel 1.020 (tarafkesalahan 5%), dengan demikian H1 diterima dan Ho ditolak, artinyaterdapathubungan antara keberadaan atau letak sumur gali dengansumber-sumber yang berpotensi menjadi bahan pencemar. Padapengolahan data hubungan perilaku pengguna sumur gali tentang kondisifisik sumur gali dan cara pemanfaatan sumur gali diperoleh hasildiperoleh r pearson sebesar 0,070 dan t tabel 1.523 (taraf kesalahan 5%),dengan demikian H1 diterima dan Ho ditolak, artinya terdapathubunganantara perilaku pengguna sumur gali dalam pemanfaatan sumur galisehingga berisiko terhadap pencemaran air sumur gali. Dapat disimpulkanbahwa pada lokasi penelitian telah terjadi pencemaran air sumur gali yangsaat ini masih dimanfaatkan oleh penduduk setempat, pencemaran initerjadi akibat lahan yang terbatas dimana sumur gali penduduk rata-rataberada berdekatan dengan kandang ternak atau tempat pembuanganlimbah, juga karena pemahaman penduduk yang masih kurang dalammengolah air sumur gali. Oleh karena itu diperlukan penelitian lanjutanmengenai bagaimana mengolah air sumur gali tersebut sehingga menjadiair bersih yang memenuhi syarat kualitas.

Kata Kunci : pencemaran, konstruksi, keberadaan sumber-sumberpencemaran sumur gali

48


PENGOLAHAN AIR RAWA MENJADI AIR BERSIHDI DAERAH TIMBANGAN INDRALAYA (-3,201341 LS

104,6513881 BT) MENGGUNAKAN MEMBRANULTRAFILTRASI

Prahady S.1*, J. Prihantoro S2 , A. Rumaiza2

1Dosen Jurusan Teknik Kimia FT Unsri2Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia FT Unsri

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas SriwijayaJl. Raya Inderalaya – Prabumulih KM. 32 Inderalaya 30662


ABSTRAK: Air rawa banyak mengandung senyawa organik terlarutyang terdiri dari ionik dan non ionik, unsur-unsur asam seperti sulfat,khlorida,dan nitrat yang melebihi kondisi normal air pada umumnya.Kondisi seperti itu sangat berbahaya apabila air rawa digunakan untukkeperluan sehari-hari. Oleh karena itu perlu adanya pengelolaan sumberdaya air rawa dengan benar salah satunya dengan menggunakanmembran. Penelitian ini menggunakan membran Ultrafiltrasi denganbahan polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisioptimum laju alir (Flow rate) dari variasi yang telah ditentukan gunamenghasilkan permeat dengan kualitas yang baik. Variasi laju alir yangtelah di tentukan adalah, 4 liter/menit, 5 liter/menit, 6 liter/menit, 7liter/menit, dan 8 liter/menit.. Hasil analisa yang didapat menunjukanpenurunan kandungan untuk setiap parameter, hal ini menyebabkanpeningkatan kualitas dari air rawa. Penurunan yang signifikan terjadi padaparameter kandungan logam besi, yaitu dari 1,595 ppm menjadi 0,098ppm, turbiditi sebesar 42,3 NTU menjadi 0,50 NTU, TDS sebesar 52,4ppm menjadi 44,9 ppm, TSS sebesar 46,9 menjadi 3,4 ppm, konduktivitassebesar 64,3 mikro siemens menjadi 50,9, dan pH yang mendekati netral.Permeat yang dihasilkan kadarnya sudah sesuai dengan baku mutu airbersih berdasarkan peraturan Menteri Kesehatanno.492/MENKES/IV/2010.

Kata Kunci: air rawa, membran ultrafiltrasi, permeat

49


TEKNOLOGI NANO: INOVASI BARU UNTUKMENGOLAH LIMBAH MENJADI MATERIALKONSTRUKSI YANG RAMAH LINGKUNGAN

Saloma1

1 Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya


ABSTRAK: Teknologi nano adalah teknologi yang memungkinkan

material mempunyai ukuran dalam orde nanometer, dimana 1 nanometersetara dengan 1*10-9 meter. Material dalam ukuran nanometer memiliki

sifat-sifat yang lebih kaya karena ada beberapa sifat yang dimilikimaterial ukuran ini yang tidak dimiliki oleh material ukuran besar.Sejumlah sifat tersebut dapat diubah-ubah melalui pengontrolan ukuran

material, pengaturan komposisi kimiawi, modifikasi permukaan danpengontrolan interaksi antarpartikel. Nanopartikel memiliki nilai

perbandingan antara luas permukaan dan volume yang lebih besar jikadibandingkan dengan partikel sejenis dalam ukuran besar. Hal inimembuat nanopartikel bersifat lebih reaktif. Dengan basis teknologi nano

diharapkan susunan material pada suatu volume tertentu yang ultra padatatau disebut sebagai packing density. Kepadatan yang sangat tinggi

diperoleh karena ruang kosong yang ada di antara partikel-partikelberukuran relatif besar seperti partikel semen dapat diisi butiran debu

halus berukuran nanometer baik yang bersifat reaktif maupun tidak.Penelitian ini menggunakan limbah sisa pembakaran batu bara yangdisintesis menjadi ukuran nanometer. Proses sintesis dan karakteristik

nanomaterial dilakukan dengan metode liquid polishing milling (LPM)yang dikembangkan oleh Balai Besar Keramik, Badan Penelitian dan

Pengembangan Industri, Departemen Perindustrian dan Perdagangan.Hasil sintesis berupa nanosilika yang dimanfaatkan sebagai bahan dasarpembentuk beton. Material yang digunakan dalam penelitian ini terdiri

dari semen tipe I, nanosilika ukuran 10 - 150 nm, pasir halus (quartzsand) ukuran 50 - 650 m, tepung kuarsa (quartz powder) ukuran 0,3 –

25,0 m, agregat kasar ukuran 5 - 10 mm, dan superplasticizer. Hasil

50


penelitian memperlihatkan bahwa pemanfaatan nanomaterial mampumeningkatkan sifat mekanik beton sebesar 30% bila dibandingkan beton

tanpa nanomaterial.

Kata Kunci: teknologi nano, liquid polishing milling, nanosilika.

51


PENGARUH RASIO MOLAR DAN VOLUMEREAGEN FENTON PADA PENGOLAHAN AIR

LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGANMENGGUNAKAN REAGEN FENTON DAN KARBON

AKTIF

T.E.Agustina1*, A.Prasetyo 1, C.A.Hafiz1

1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,Palembang


ABSTRAK: Industri tahu adalah industri kecil yang banyak tersebar dikota besar dan di pedesaan. Meningkatnya jumlah industri tahumengakibatkan semakin meningkat pula limbah dari industri tahutersebut.Permasalahan yang kerap muncul dalam industri tahu tradisionaladalah pengolahan limbah yang belum baik.Limbah dari industri tahuterbagi menjadi dua bagian yaitu limbah padat dan cair.Limbah padatdigunakan untuk pakan ternak sedangkan limbah cair biasanya dibuangbegitu saja di selokan atau sungai terdekat tanpa diolah terlebih dahulu.Hal ini tentu saja sangat mengganggu karena selain baunya yang tidakenak, air limbah tahu akan mencemari perairan di sekitarnya yang dapatmenyebabkan rusaknya habitat di lingkungan tersebut. Salah satualternatif yang tepat untuk menanggulangi pencemaran lingkungan akibatlimbah cair ini adalah dengan menggunakan kombinasi reagen Fenton dankarbon aktif.Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengolahan airlimbah tahu menggunakan dua metode yaitu pengolahan air limbahdenganmenggunakan reagen Fenton dan pengolahan air limbahmenggunakan kombinasi reagen Fenton dan karbon aktif sebagaiadsorben. Dalam penelitian ini digunakan variabel perbandingankonsentrasi molar reagen Fenton dan volume reagen Fenton. Untukpengolahan dengan adsorben, setelah limbah dioksidasi dengan reagenFenton maka dilewatkan kedalam kolom adsorpsi karbon aktif dengantinggi karbon aktif di dalam kolom yaitu 20 cm. Karbon aktif yangdigunakan berbentuk granular, dengan variabel tetap yaitu waktu prosesselama 1 jam,kecepatan pengadukan 200 rpm dan volume sampel 250 ml.Parameter yang dipelajari dari penelitian ini adalah Nilai COD, TSS dan

52


pH. Dari hasil penelitian ini didapatkan degradasi nilai COD tertinggiyaitu 92%, nilai TSS sebesar 136 mg/L,dan perubahan nilai pH menjadi5,5 dengan menggunakan metode kombinasi reagen Fenton dan karbonaktif, perbandingan konsentrasi molar reagen Fenton 1:80 dan volumereagen Fenton sebanyak 50 ml.

Kata Kunci: air limbah industri tahu, reagen Fenton, adsorpsi, karbonaktif

53


PENGARUH PERSEPSI DAN PREFERENSIPENGHUNI RUMAH PANGGUNG DALAM

PENGENDALIAN PENUTUPAN AREA RESAPANAIR PADA PERMUKIMAN LAHAN BASAH TEPIAN

SUNGAI MUSI PALEMBANG

Widya Fransiska F.Anwar 1, Setyo Nugroho 2

1,2 Program Studi Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaCorrespondence author: [email protected]

ABSTRAK: Untuk kota tua seperti Palembang, kawasan permukiman

tepian sungai merupakan bukti nyata keberadaan kota sungai masalampau. Dengan berkembangnya gaya hidup modern, rumah panggung

yang adaptif dan lahir dari budaya sungai masa lampau dituntut berubahsesuai kebutuhan penghuni masa sekarang. Perubahan ini berpotensipada tertutupnya area resapan air di lahan basah tepian sungai. Konflik

antara tuntutan hunian untuk gaya hidup modern dan kepentingan untukmempertahankan kekayaan arsitektur sekaligus menjaga resapan air di

lahan basah menjadi permasalahan pada penelitian ini. Makalah inibertujuan untuk mengungkapkan persepsi penghuni rumah panggungyang berlokasi di area tepian sungai Musi Palembang dalam memahami

lingkungan lahan basah di sekitar tempat tinggalnya. Untuk mencapaitujuan tersebut, penelitian ini mencari tahu bagaimana persepsi penghuni

terhadap rumah panggung dalam kaitannya dengan preferensi merekadalam mengubah rumah tersebut. Sebanyak 150 kuistioner disebar untukmengukur persespsi dan preferensi penghuni. Metoda kuantitatif

dilakukan dengan menggunakan deskripsi statistik dan analisis faktor.Hasil menunjukkan bahwa responden memandang rumah panggung

sebagai rumah gaya lama (>50%), tidak menganggapnya sebagai suatuasset budaya (>43%). Sebanyak kurang dari 50 % responden memiliki

pemahaman akan pentingnya area bawah rumah sebagai area resapan airtanah. Namun responden tetap memiliki preferensi untuk merubah rumahpanggung, dengan memanfaatkan ruang bawah baik sebagai tempat

tinggal ataupun usaha. Pembahasan menyimpulkan bahwa untuk KotaPalembang, persepsi tentang rumah panggung sebagai suatu asset

54


arsitektur tradisional dan budaya tidak cukup kuat untuk mengendalikanperubahan dan/atau pembangunan pada permukiman rumah panggung

yang pada akhirnya berpotensi pada lemahnya pengendalian padapenutupan area resapan air di lahan basah tepian sungai.

Kata Kunci: area resapan, permukiman tepian sungai, Palembang

55


PEMANFAATAN EKSTRAK BIJI KELOR SEBAGAIKOAGULAN ALTERNATIF PADA PENGOLAHAN

LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU

Yudi Mubrika Yasri , Janeth Ayu Anggitarini , Elda Melwita*Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km.32 Indralaya Ogan Ilir 30662*Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Tahu merupakan salah satu makanan bergizi yang

mempunyai nilai protein cukup tinggi. Selain mengandung protein, hargatahu juga sangat murah sehingga banyak masyarakat Indonesia yang

gemar menyantap tahu. Seiring dengan itu pula, industri tahu turutmengalami perkembangan yang cukup pesat. Hal tersebut tentunya akanberdampak terhadap jumlah limbah yang dihasilkan industri tersebut

terutama limbah cair yang kebanyakan berasal dari proses perebusankedelai, sehingga dibutuhkan cara untuk mengolah limbah tersebut.

Metode untuk mengolah limbah cair tahu agar sesuai dengan baku mutulimbah adalah dengan penggunaan koagulan, terutama koagulan altenatifyang terbuat dari bahan alami contohnya biji kelor. Bahan koagulan yang

digunakan adalah ekstrak biji kelor yang diekstraksi dengan etanol danheksan untuk meningkatkan efektifitas koagulasi. Penelitian ini dilakukan

dengan menggunakan variasi volume ekstrak biji kelor (0,5; 1,0; 1,5; 2,0dan 2,5 mL), waktu koagulasi 10 menit dengan kecepatan pengadukan200 rpm dan waktu flokulasi 20 menit dengan kecepatan 50 rpm.

Parameter yang diamati pada penelitian ini adalah nilai COD, TSS danpH. Dari hasil penelitian ini untuk ekstrak biji kelor dengan menggunakan

pelarut etanol 96% didapatkan degradasi nilai COD optimum yaitu94,38% dengan penggunaan volume ekstrak 2,0 mL dan pada pH 6,5.

Sedangkan untuk ekstrak biji kelor dengan menggunakan pelarut n-heksana, degradasi nilai COD optimum sebesar 97,05% denganpenggunaan volume ekstrak 1,5 mL pada pH 7,5.

Kata Kunci: Limbah cair industri tahu, koagulasi, koagulan, ekstrak biji

kelor.


OPTIMASI PROSES PURIFIKASI DME DAN METANOL PADA PABRIK DME DARIGAS SINTESIS

Abdul Wahid1, Tubagus Aryandi Gunawan2

1Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia, Kampus UI, Depok 16424, Indonesia2Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus UI, Depok 16424, Indonesia


ABSTRAK: Pengembangan produksi DME (dimetil eter) sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan sudahbanyak dilakukan di negara-negara lain seperti Jerman, Belanda, Australia, Jepang, China dan Taiwan. Indonesiamasih mengimpor DME untuk memenuhi seluruh kebutuhan industri dalam negeri, karena itu perlu didirikan pabrikpembuatan DME. Proses pembuatan DME secara indirect melibatkan sintesis metanol, dehidrasi metanol, purifikasiDME hingga purifikasi metanol untuk di recylce. Optimasi proses purifikasi DME dilakukan dengan mendapatkankinerja pengendalian yang optimum pada proses purifikasi DME hingga purifikasi metanol. Unit-unit yang ada padaproses purifikasi DME ialah unit distilasi DME, unit cooler dan unit storage tank, sedangkan pada proses purifikasimetanol terdapat unit distilasi metanol, unit cooler dan unit pompa. Proses purifikasi DME dan Metanol inimengandalkan unit distilasi yang memiliki suhu operasi hingga 190oC dan tekanan hingga 1950 kPa. Sistempengendalian yang dipilih untuk proses ini ialah jenis pengendali Proportional Integral (PI) karena dapat menanganihampir setiap situasi pengendalian proses di dalam skala industri. Penelitian ini menggunakan pemodelanpenyetelan pengendali Ziegler Nichols dan Lopez, lalu dibandingkan nilai parameter kinerja pengendalinya yaituOffset, Rise Time, Time of First Peak, Settling Time, Periode osilasi, Decay Ratio, Overshoot, Deviasi maksimum,Integral Absolute Error (IAE) dan Integral Square Error (ISE) dari kedua jenis penyetelan tersebut. Hasil penelitianini dapat digunakan untuk penentuan variabel input dan output yang optimum pada proses purifikasi DME danMetanol yang dapat diterapkan pada pabrik DME.

Kata Kunci: Pengendalian, optimasi, DME, metanol, PI

PENDAHULUAN

Laju pertumbuhan penduduk Indonesiamemaksa konsumsi akan bahan bakar terusmeningkat, karena saat ini bahan bakar telah menjadisalah satu kebutuhan utama masyarakat modern diIndonesia. Sebagian besar bahan bakar tersebutberasal dari minyak bumi yang dalam satu dekade iniproduksinya mengalami penurunan di dalam negeri.Oleh sebab itu peluang pengembangan energialternatif harus terus di kembangkan di Indonesia,salah satunya dengan membuat Pabrik Dimetil Eter(DME) dengan bahan baku utama gas sintesis. Padatahun 2001 produksinya lebih dari 1400 jutabarel/hari menjadi 1000 juta barel/hari pada tahun2011, sedangkan kebutuhannya terus meningkat dari1100 juta barel/hari pada tahun 2001 menjadi sekitar1300 juta barel/hari pada 2011 [1]. Keadaan inimembuat Indonesia telah menjadi Negara importirminyak dimana pada 2012 Indonesia telah

mengimpor minyak sebanyak 144,74 juta barel/ hariuntuk memenuhi kebutuhan konsumsi minyak dalamnegeri yang mencapai 1.119 juta barel/ hari [2].

Pengembangan produksi DME sebagai energialternatif yang ramah lingkungan sudah banyakdilakukan di Negara-negara lain seperti Jerman,Belanda, Australia, Jepang, China dan Taiwan.Indonesia masih mengimpor DME untuk memenuhiseluruh kebutuhan industri dalam negeri. Jumlahimpor DME di Indonesia terus meningkat hinggamencapai 29.154 ton pada tahun 2005.

Pabrik DME hasil rancangan Fasanuyasirul [3]menggunakan bahan baku utama gas sintesis dapatdilihat pada Gambar 1. Proses pembuatan DMEsecara indirect melibatkan sintesis metanol, dehidrasimetanol, purifikasi DME hingga purifikasi metanoluntuk di recycle.

A. Wahid, et al.

MethanolSynthesis DME Synthesis DME Separation Methanol

Separation

DME

WastedWater

Methanol

Gas

533 K, 8MPa 593 K, 2

MPa

COH2

MethanolDME

MethanolWater

MethanolWater

Gambar 1. Proses Produksi DME dari Gas Sintesis

Sintesis MetanolCO + 2 H2 ↔ CH3OH (1)CO2 + 3 H2 ↔ CH3OH + H2O (2)CO + H2 ↔ CO2 + H2O (3)

Dehidrasi Metanol2 CH3OH ↔ CH3OCH3 + H2O (4)

Sintesis methanol berlangsung sesuai denganpersamaan reaksi (1), (2) dan (3) menggunakankatalis logam berbasis tembaga, sedangkan dehidrasimethanol berlangsung sesuai dengan persamaanreaksi (4) menggunakan katalis berbasis gamma-alumina.

Dalam penelitian ini akan dijelaskan sistempengendalian pada proses purifikasi DME hinggapurifikasi metanol. Unit-unit yang ada pada prosespurifikasi DME ialah unit distilasi DME, unit coolerdan unit storage tank, sedangkan pada prosespurifikasi metanol terdapat unit distilasi metanol, unitcooler dan unit pompa. Pengendalian pada keduaproses purifikasi itu penting untuk menjaga prosestetap pada kondisi optimumnya. Proses purifikasiDME dan Metanol ini mengandalkan unit distilasiyang memiliki suhu operasi hingga 190oC dantekanan hingga 1950 kPa.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian iniadalah perangkat lunak Proses Simulator (ModeDinamik). Tujuan dari penelitian ini ialah untukmendapatkan rancangan pengendalian optimum padaproses purifikasi DME dan purifikasi metanol padahasil rancangan pabrik DME dari gas sintesis yangmenggunakan pengendali PI.

Alasan pemilihan pengendali PI ialah karenajenis ini dapat menangani hampir setiap situasipengendalian proses di industri. Perubahan bebanyang besar dan variasi yang besar pada set pointdapat dipengendalian dengan baik tanpa osilasi yangberkepanjangan, tanpa offset permanen, dan dengancepat kembali ke keadaan seharusnya setelahgangguan terjadi.

Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

METODE PENELITIAN

Optimasi proses purifikasi DME dan Metanoldilakukan dengan mendisain pengendalian prosesyang optimum. Karena itu, langkah-langkahnyaadalah sebagai berikut:

1) Mengembangkan pemodelan keadaan tunak dariproses tersebut menggunakan perangkat lunaksimulator proses.

2) Mengubah model keadaan tunak tersebutkedalam model dinamik proses proses purifikasiDME dan Metanol

3) Mendisain pengendalian proses sesuai denganobyektif pengendalian proses

4) Melakukan identifikasi sistem (pemodelanempiric) dalam bentuk model First Order PlusDead Time (FOPDT) yang didapatkan dariProcess Reaction Curve (PRC) yangmenggunakan metode Cecil L Smith.

5) Optimasi pengendali PI menggunakan metodeZiegler-Nichols dan Lopez, lalu dibandingkannilai parameter kinerja pengendalinya yaituOffset, Rise Time, Time of First Peak, SettlingTime, Periode osilasi, Decay Ratio, Overshoot,Deviasi maksimum, Integral Absolute Error(IAE) dan Integral Square Error (ISE) darikedua jenis penyetelan tersebut.

Optimasi Proses Purifikasi DME dan Metanol Pada Pabrik DME dari Gas Sintesis

Gambar 3. Unit-unit Proses Produksi DME dari GasSintesis [3]

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kinerja Pengendalian Setiap Unit Pengendali

Sesuai dengan unit-unit proses yang ada padaproses purifikasi DME dan metanol yang ditunjukkanGambar 3, penempatan unit pengendali dilakukanberdasarkan 7 Objektif Pengendalian Proses yaitukesalamatan (safety), proteksi lingkungan, proteksiperalatan, operasi yang lancer, kualitas produk danprofit. Terdapat 15 unit pengendali yang digunakanpada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 1.

No. Unit Pengendali Pengendali Unit Proses

1 LC COLUMN T-101 Level Distilasi T-101

2 LC COLUMN T-103 Level Distilasi T-103

3 LC COND T-101 Level Kondenser T-101

4 LC COND T-103 Level Kondenser T-103

5 TC COND T-101 Suhu Kondenser T-101

6 TC COND T-103 Suhu Kondenser T-103

7 TC E-100 Suhu Cooler E-100





12 FC P-102 Laju Alir Pompa P-102

13 FC P-101 Laju Alir Pompa P-101

14 PC V-100 TekananStorage TankV-100

15 LC V-100 LevelStorage TankV-100

Tabel 1. Daftar Unit Pengendali yang Digunakan

Pengendali Level

Pada pembahasan ini hanya akan dibahas 4penyetelan pengendali dan melihat kinerjapengendaliannya. Grafik PRC dan FOPDT untukPengendali level LC COLUMN T-101 pada unitdistilasi T-101 dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. PRC Model Testing untuk LC COLUMNT-101

Persamaan FOPDT serta nilai Kc dan Ti yangdiperoleh dari grafik PRC untuk unit pengendali LCCOLUMN T-101 ditunjukkan Tabel 2.

LC COLUMN T-103 = + 1 = 101,656 ,2,55 + 1Kc Ti

PI Ziegler Nichols 17,8750 0,4206

PI Lopez 9,9142 2,5398

Tabel 2. Hasil Penyetelan Pengendali Level

Gambar 6. Proses Purifikasi DME dan MetanaKeadaan Dinamik & Berpengendali

Gambar 7. Respon Level pada Unit T-103 terhadapPerubahan Set Point Sebesar 10 %

Gambar 8. Respon Level pada Unit T-103 terhadapGangguan Penurunan Molar FlowUmpan Sebesar 17,69 MMSCFD

Penempatan masing-masing unit pengendalidapat dilihat pada Gambar 6. Sedangkan grafik padaGambar 7 menunjukkan bahwa pengendalian ZieglerNichols dan Lopez menghasilkan overshoot, namunrespon yang paling cepat terhadap perubahan nilai setpoint pada LC COLUMN T-103 ialah pengendalianZiegler Nichols sedangkan overshoot terkecilnyaialah pengendalian Lopez. Perubahan nilai set pointyang dilakukan adalah dengan menaikkan set pointdari 40% menjadi 50%.

Sementara pada grafik di Gambar 8, terlihatbahwa pengendalian Ziegler Nichols jugamenghasilkan respon yang paling cepat terhadapadanya disturbance. Disturbance yang dilakukanadalah dengan menurunkan molar flow dari 47,69MMSCFD menjadi 30 MMSCFD. Perbandingan nilaiparameter kinerja pengendali dapat dilihat pada Tabel3.

Parameter Ziegler N Lopez Default

Offset 0 0 0

Rise Time 18 46 258

Peak time 0 0 0

Settling Time 10 12 37

Periode osilasi 0 0 0

Decay Ratio 0,0000 0,0000 0,0000

Overshoot 0,0002 0,0001 0,0000Deviasi maks. 0,0101 0,0028 0,0000IAE 75,91 79,82 858,94ISE 496,29 445,64 31006,24

Tabel 3. Perbandingan Nilai Parameter KinerjaPengendali

Pengendali Suhu

Grafik PRC dan FOPDT untuk pengendali suhu TCE-103 pada unit cooler E-103 dapat dilihat padaGambar 9.

Gambar 9. PRC Model Testing untuk TC E-103

39

41

43

45

47

49

51

1 51 101 151 201

Set Point PI - Default PI - Ziegler Nichols PI - Lopez

PV (%)

Time (s)

49

49,5

50

50,5

51

1 51 101 151 201 251


PV (%)

Time (s)


Persamaan FOPDT serta nilai Kc dan Ti yangdiperoleh dari grafik PRC untuk unit pengendali TCE-103 ditunjukkan Tabel 4.

TC E-103 = + 1 = 160 .0.3825 + 1Kc Ti

PI Ziegler Nichols 0,1743 0,0411PI Lopez 0,0911 0,3788

Tabel 4. Hasil Penyetelan Pengendali Suhu

Gambar 10. Respon Suhu pada Unit Cooler E-103

terhadap Perubahan Set Point Sebesar

10 oF

Gambar 11. Respon Suhu pada Unit Cooler E-103terhadap Gangguan Kenaikan TekananUmpan Sebesar 0,8 psia

Berdasarkan grafik pada Gambar 10, terlihatbahwa pengendalian Ziegler Nichols dan Lopez tidakmenghasilkan overshoot, dan respon yang palingcepat terhadap perubahan nilai set point ialahpengendalian Ziegler Nichols. Perubahan nilai setpoint yang dilakukan adalah dengan menaikkan setpoint dari 130 oF menjadi 140 oF.

Sementara pada grafik di Gambar 11, terlihatbahwa pengendalian Ziegler Nichols juga

menghasilkan respon yang paling cepat terhadapadanya disturbance. Disturbance yang dilakukanadalah dengan menaikkan tekanan dari 293,8 psiamenjadi 293 psia. Perbandingan nilai parameterkinerja pengendali dapat dilihat pada Tabel 5.


Offset 0 0 0Rise Time 9 85 71Time of First Peak 3 0 0Settling Time 1 13 4Periode osilasi 0 0 0Decay Ratio 0,0000 0,0000 0,0000Overshoot 0,0004 0,0000 0,0000Deviasi maksimum 0,0605 0,0000 0,0000IAE 29,87 1756,96 113,36ISE 298,65 234566,95 545,05

Tabel 5. Perbandingan Nilai Parameter Kinerja Pengendali

Pengendali Laju Alir

Grafik PRC dan FOPDT untuk Pengendali laju alirFC P-101 pada unit pompa P-101 dapat dilihat padaGambar 12.

Gambar 12. PRC Model Testing untuk FC P-101

Persamaan FOPDT serta nilai Kc dan Ti yangdiperoleh dari grafik PRC untuk unit pengendali FCP-101 ditunjukkan Tabel 6.

FC P-101 = + 1 = 9.9667 .0.225 + 1Kc Ti


Tabel 6. Hasil Penyetelan Pengendali Laju Alir

129

131

133

135

137

139

141

1 51


PV (oF)

Time (s)

138

138,5

139

139,5

140

140,5

141

141,5

142

1 11 21 31 41 51


PV (oF)

Time (s)

Gambar 13. Respon Laju Alir pada Unit P-101terhadap Perubahan Set PointSebesar 1 MMSCFD

Gambar 14. Respon Laju Alir pada Unit P-101terhadap Gangguan KenaikanTekanan Umpan Sebesar 5,59 psia

Berdasarkan grafik pada Gambar 13, terlihatbahwa pengendalian Ziegler Nichols, Lopez dandefault tidak menghasilkan overshoot, dan responyang paling cepat terhadap perubahan nilai set pointialah pengendalian Ziegler Nichols. Perubahan nilaiset point yang dilakukan adalah dengan menaikkanset point dari 9,5 MMSCFD menjadi 10,5 MMSCFD.

Sementara pada grafik di Gambar 14, terlihatbahwa pengendalian Ziegler Nichols jugamenghasilkan respon yang paling cepat terhadapadanya disturbance. Disturbance yang dilakukanadalah dengan menaikkan tekanan dari 14,41 psiamenjadi 20 psia. Perbandingan nilai parameterkinerja pengendali dapat dilihat pada Tabel 7.


Offset 0 0 0Rise Time 25 96 76Time of First Peak 0 0 0Settling Time 2 4 3Periode osilasi 0 0 0Decay Ratio 0,0000 0,0000 0,0000

Overshoot 0,0000 0,0000 0,0000Deviasi maksimum 0,0000 0,0000 0,0000IAE 3,34 130,66 3,74ISE 3,00 1320,24 0,87


Pengendali Tekanan

Grafik PRC dan FOPDT untuk pengendalitekanan V-100 pada unit storage tank V-100 dapatdilihat pada Gambar 15.

Gambar 15. PRC Model Testing untuk PC V-100

Persamaan FOPDT serta nilai Kc dan Ti yangdiperoleh dari grafik PRC untuk unit pengendali PCV-100 ditunjukkan Tabel 8.

PC V-100 = + 1 = 85.641 .40.95 + 1Kc Ti


Tabel 8. Hasil Penyetelan Pengendali Tekanan

Gambar 16. Respon Tekanan pada Unit V-100terhadap Perubahan Set PointSebesar 1 psia

9,5

10

10,5

11

1 11 21 31 41 51 61


PV (MMSCFD)

Time (s)

10

10,2

10,4

10,6

10,8

11

1 11 21 31


PV (MMSCFD)

Time (s)

142

142,5

143

143,5

144

144,5

145

1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 4001 4501 5001 5501


PV (psia)

Time (s)


Gambar 17. Respon Tekanan pada Unit V-100terhadap Gangguan PenurunanMolar Flow Umpan Sebesar6,13 MMSCFD

Berdasarkan grafik pada Gambar 16, terlihatpengendalian Ziegler Nichols, Lopez dan defaulttidak menghasilkan overshoot dan respon yang palingcepat terhadap perubahan nilai set point ialahpengendalian default. Perubahan nilai set point yangdilakukan adalah dengan menaikkan set point dari143 psia menjadi 144 psia.

Sementara pada grafik di Gambar 17, terlihatbahwa pengendalian default juga menghasilkanrespon yang paling cepat dan kembali stabil terhadapadanya disturbance. Disturbance yang dilakukanadalah dengan menurunkan molar flow dari 36,13MMSCFD menjadi 30 MMSCFD. Perbandingan nilaiparameter kinerja pengendali dapat dilihat pada Tabel9.


Offset 0 0 0Rise Time 1293 5662 612Time of First Peak 0 0 0Settling Time 1020 4904 472Periode osilasi 0 0 0Decay Ratio 0,0000 0,0000 0,0000Overshoot 0,0000 0,0000 0,0000Deviasi maksimum 0.0000 0.0000 0,0000IAE 121.21 1738.14 77.23ISE 98.76 245299.03 62.70


No. Proses Jenis Pengendali UnitPenyetelan yang Digunakan Kinerja Pengendali

Jenis Kc Ti IAE ISE1 Distilasi Pengendali Level T-101 Ziegler N. 20,3340 0,1582 8,32125 0,48394

T-103 Ziegler N. 13,5036 0,4206 0,14635 0,000252 Kondenser Pengendali Level T-101 Ziegler N. 0,6506 0,2266 2,02975 0,34138

T-103 Lopez 0,0107 0,3086 44,81618 14,11715Pengendali Suhu T-101 Ziegler N. 2,1645 0,0079 25,23785 8,45329

T-103 Default 1,0000 2,0000 227,59218 3615,735763 Cooler Pengendali Suhu E-100 Default 1,0000 2,0000 42,87205 17,18880

E-108 Default 1,0000 2,0000 37,60530 75,27707E-105 Ziegler N. 35,1043 0,0176 18,92750 15,22145E-101 Default 1,0000 2,0000 9,58293 7,04181E-103 Ziegler N. 0,1743 0,0411 37,27712 104,80721

4 Pompa Pengendali LajuAlir

P-102 Default 0,2500 0,1000 0,00161 0,00001P-101 Ziegler N. 0,7403 0,0914 0,02408 0,00008

5 StorageTank

Pengendali Tekanan V-100 Default 3,0000 2,0000 46,46067 15,65823Penngendali Level V-100 Ziegler N. 21,2240 11,8920 6,89750 0,36026

Tabel 10. Perbandingan Penyetelan yang Digunakan dan Nilai IAE & ISE yang Dihasilkan Keseluruhan Proses

Kinerja pengendalian yang optimum digunakanpada seluruh unit proses purifikasi DME danmethanol seperti yang ditunjukkan pada Tabel 10.

Untuk melihat kinerja pengendalian makadiberikan disturbance pada sistem berupa penurunanmolar flow umpan aliran DME dari 82,4 MMSCFD

menjadi 60 MMSCFD. Respon yang dihasilkan olehsistem dapat dilihat pada Gambar 18. Selain itu padaTabel 10 juga dapat dilihat kinerja pengendalianseluruh unit proses dengan menghitung nilai IAE danISE masing-masing respon pengendalian unit proses.

142

142,5

143

143,5

144

144,5

145

145,5

1 51 101 151 201


Time (s)

KESIMPULAN

Parameter penyetelan pengendali PI yangmenghasilkan nilai parameter kinerja pengendaliyang optimum untuk Pengendali Level Unit DistilasiT-101 dan T-103, Kondenser T-dan Storage Tank V-100 adalah metode penyetelan pengendali ZieglerNichols, sedangkan Kondenser T-101 adalahpengendali Lopez.

Parameter penyetelan pengendali PI yangmenghasilkan nilai parameter kinerja pengendaliyang optimum untuk Pengendali Suhu UnitKondenser T-103 dan Cooler E-100, E-108, E-101adalah metode penyetelan pengendali Default.Sedangkan Unit Kondenser T- dan Cooler E-dan E-103 adalah pengendali Ziegler Nichols.

Parameter penyetelan pengendali PI yangmenghasilkan nilai parameter kinerja pengendaliyang optimum untuk Pengendali Laju Alir UnitPompa P-102 adalah metode penyetelan pengendaliDefault, sedangkan P-101 adalah metode penyetelanpengendali Ziegler Nichols

Parameter penyetelan pengendali PI yangmenghasilkan nilai parameter kinerja pengendaliyang optimum untuk Pengendali Tekanan UnitStorage Tank V-100 adalah metode penyetelanpengendali Default.

Secara umum hasil pengendalian prosespurifikasi DME dan metanol dapat berjalan denganbaik karena setiap pengendali dapat merespon denganbaik adanya disturbance dan dapat mencapai setpoint yang ditentukan.


(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(g)

(h)

(i)

(j)

(k)

(l)

(m)

(n)

(o)

: Set Point (SP)

: Process Variable (PV)

: Output (OP)

Gambar 18. Respon Seluruh Pengendalian Terhadap Disturbance (a) LC COLUMN T-101, (b) LC COLUMN T-103,(c) LC COND T-101, (d) LC COND T-103, (e) TC COND T-101, (f) TC COND T-103, (g) TC E-100, (h) TC E-108,

(i) TC E-105, (j) TC E-101, (k) TC E-103, (l) FC P-102, (m) FC P-101, (n) PC V-100, (o) LC V-100

DAFTAR PUSTAKA

[1] Overview Oil in Indonesia. U.S EnergyInformation Administration. 9 Januari 2013.http://www.eia.gov/countries/cab.cfm?fips=ID diakses pada tanggal 1 mei 2013.

[2] Overview data for Indonesia. U.S EnergyInformation Administration. 9 Januari 2013.http://www.eia.gov/countries/country-data.cfm?fips=ID diakses pada tanggal 1Mei 2013.

[3] Fasanuyasirul, H., Solichin, A., Sari, M.,Rahmiyati dan Parinduri, W.Y. 2011.Produksi DME dari Gas Sintesis UntukAditif Bahan Bakar Mesin Diesel &Campuran LPG LAPROANPERANCANGAN PABRIK. Depok:Departemen Teknik Kimia Fakultas TeknikUniversitas Indonesia.

[4] Park,S. H., Cha, J., dan Lee, C.H., Reduction ofthe Pollutant Emissions from a DieselEngine by the Application of Dimethyl Ether(DME) and the Control of the Intake OxygenFlow Rate. Korea Selatan: School ofMechanical Engineering HanyangUniversity.

[5] Ohno, Y., Shikada, T., Ogawa, T., Ono, M. danMizuguchi, M. New Clean Fuel From Coal– Dimethyl Ether. Jepang : The Universityof Tokyo.

[6] Shadiya, O.O., 2005. Social, Economic AndEnvirontmental Metrics For The Sustainable

Optimization Of Chemical And PetroleumProcesses. Amerika Serikat : ChemicalEngineering Iowa State University .

[7] Honeywell. 2009. UniSim® Design DynamicModeling: Reference Guide.

[8] Kasdadi, I.J., 2009. Alat Distilasi. Bandung :Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

[9] Thaicharoen, C. 2004. Design of ControlStructure For Energy-IntegratedHydrodealkylation (HDA) Process. Thailand: Chemical Engineering Faculty ofEngineering Chulalongkorn University.

[10] Adinata, D. 2012. Perancangan Alat Proses:Peralatan Perpindahan Fluida. Depok :Teknik Kimia Fakultas Teknik UniversitasIndonesia.

[11] Wahid, A. 2002. Pengendalian Proses: Objektifdan Keunggulan Pengendalian Proses.Depok: Departemen Teknik Kimia FakultasTeknik Universitas Indonesia.

[12] Smith, C.A. dan Corripio, A.B. 1985. Principlesand Practice of Automatic Process Control.Amerika Serikat : John Wiley & Sons Inc.

[13] Wahid, A. 2002. Pengendalian Proses: LupBerumpan-Balik. Depok : DepartemenTeknik Kimia Fakultas Teknik UniversitasIndonesia.

[14] Marlin, T. E. 2000. Process Control: DesigningProcesses and Control Systems for DynamicPerformance. Amerika Serikat: McGraw-Hill Higher Education


PENINGKATAN PERSENTASE METANA (CH4) DARI BIOGAS SISTEM KONTINYUMELALUI PROSES PURIFIKASI DENGAN MEMBRAN ZEOLIT

Abdullah Saleh, Elda Melwita, Prasetyowati, Lerry Fernando Manalu, Yohannes ChristianJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang-Prabumulih KM. 32 Indralaya-Ogan Ilir 30662 Telp. (0711) 580169Corresponding author: [email protected] dan [email protected]

ABSTRAK: Biogas adalah salah satu energi terbarukan yang merupakan hasil fermentasi oleh bakteri metanogen daribiomass atau bahan-bahan organik. Banyaknya gas impuritis dalam biogas menyebabkan rendahnya kandungan metanadalam biogas. Membran dari zeolit teraktivasi sebagai adsorben digunakan untuk menyerapkan atau menurunkankandungan impuritis dalam biogas sehingga terjadi peningkatan metana dalam biogas. Variabel penelitian meliputi rasiokomposisi zeolit dan tanah liat sebagai bahan pembuatan membran zeolit yaitu, 30:70, 50:50, 70:30, dan pengaruh lajualir pada purifikasi yaitu 100% open valve dan 50% open valve. Parameter untuk menentukan kualitas biogas hasilpurifikasi adalah persentase metana yang dianalisis dengan Gas Chromatography. Persentase metana dalam biogassebelum perlakuan purifikasi adalah 64,86%. Hasil penelitian menunjukkan persentase metana tertinggi yaitu 72,22%yang dihasilkan pada saat purifikasi biogas dengan rasio zeolit dan tanah liat adalah 70:30 dengan laju alir 100% openvalve.

Kata Kunci: Biogas, zeolit, membran zeolit, fermentasi, purifikasi, aktivasi zeolit.

ABSTRACT: Biogas is the one of renewable energies that is the result of fermentation of methanogenic bacteria ofbiomass or organic substance . The low methane content in biogas is affected by the amount of impurities in the biogas.A membrane that produced from activated zeolite as an adsorbent is used to absorb or reduce the content of impuritiesin the biogas in order to increase methane in the biogas . Variate of research comprise variety the composition ratio ofzeolite and clay as materials for zeolite membranes are 30:70 , 50:50 , 70:30 , and the effect of flow rate on thepurification were 100% open valve and 50% open the valve . Parameters to determine the quality of the purificationresults biogas is methane percentage were analyzed by Gas Chromatography . The percentage of methane in biogaspurification before treatment was 64.86 % . The results showed that the highest percentage of methane was 72.22 % thatgenerated by biogas purification for zeolite and clay ratio was 70:30 with 100% open valve as the flow rate.

Keywords: Biogas, zeolite, zeolite membrane, fermentation, purification, activated zeolite.

PENDAHULUAN

Permintaan kebutuhan bahan bakar minyak diIndonesia, baik untuk keperluan industri transportasi,dan rumah tangga dari tahun ke tahun semakinmeningkat. Menyebabkan ketersediaan bahan bakarmenjadi terbatas atau harga menjadi melambung.Indonesia sangat berpotensial mengembangkan energialternatif, mengingat banyaknya sumber daya alamyang dapat digunakan.

Saat ini banyak negara maju meningkatkanpenggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbahcair maupun limbah padat atau yang dihasilkan darisistem pengolahan biologi mekanis pada tempatpengolahan limbah. Selain untuk mengolah limbahyang berpotensi merusak kelestarian lingkungan,dengan biogas yang murni akan didapatkan juga salahsatu sumber energi yang ramah lingkungan.

Biogas merupakan energi alternatif yang dapatdikembangkan di Indonesia dengan baik. Sejauh ini,pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas masih

kurang dikenal dibandingkan pemanfaatannya sebagaibahan baku pupuk organik. Faktanya denganpemanfaatan teknologi biogas, kotoran ternak dapatdikonversi menjadi energi yang dapat digunakan untukmemenuhi berbagai kebutuhan energi, misalnya;memasak, lampu penerangan, dan transportasi.

Biogas adalah campuran gas yang dihasilkan olehperuraian senyawa organik dalam biomassa olehbakteri alami metanogenik secara anaerob. Gas-gasyang terdapat dalam biogas adalah metana (CH4),karbon dioksida (CO2), dan sedikit hidrogen sulfida(H2S). Gas metana adalah bahan bakar gas yang dapatdimanfaatkan selanjutnya, sedangkan gas karbondioksida dan hidrogen sulfida merupakan polutan.Tingginya kadar impuritis dalam biogas dapatmengurangi nilai kalor biogas dan berpotensimencemari lingkungan. Pemurnian biogas perludilakukan dengan metode-motode tertentu sebelumdimanfaatkan secara langsung.

A.Saleh, et al.

Pada penelitian ini bertujuan mengurangi kadarimpuritis dalam biogas dengan cara menguji pengaruhmembran zeolit untuk mendapatkan persentase metanayang tinggi. Persentase metana yang tinggi akanmenghasilkan nilai bakar yang tinggi.

METODE PENELITIAN

Bahan PenelitianBahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah

biogas yang merupakan hasil fermatasi dari kotoransapi, zeolit, dan larutan NaOH dengan konsentrasi 0,15M.

Alat PenelitianAlat yang digunakan dalam penelitian ini adalah

digester, dan rangkaian purifikasi membran.

Prosedur Penelitian

Pembuatan BiogasBiogas yang akan digunakan adalah biogas yang

dihasilkan dari fermentasi kotoran sapi. Prosesfermentasi diawali dengan memasukkan bahan bakuberupa kotoran sapi dan air ke dalam fermentor denganperbandingan 1 : 1. Sebelum dimasukkan ke dalamdigester kotoran sapi dan air diaduk terlebih dahulusampai akhirnya homogen. Setelah 7 hari biogas masihbanyak mengandung H2S dan setelah 10 hari akanterbentuk mentana yang diproduksi oleh bakterimetanogenik. Kotoran sapi diumpankan ke dalamdigester secara kontinyu agar produksi biogas tidakberhenti.

Aktivasi ZeolitZeolit yang digunakan adalah zeolit alam yang

berupa batuan. Ukuran zeolit diperkecil dahulu hingga60 mesh dan selanjutnya diaktivasi menggunakanlarutan NaOH dengan konsentrasi 0,15%. Pengaruhpengaktifan zeolit, yaitu dapat memurnikan zeolit darikomponen pengotor, menghilangkan jenis kationlogam tertentu dan molekul air yang terdapat dalamrongga, atau memperbesar volume pori, sehinggamemiliki kapasitas yang lebih tinggi . Oleh sebab ituzeolit alam perlu diaktifkan terlebih dahulu sebelumdigunakan, untuk mempertinggi daya kerjanya.

Pembuatan Membran ZeolitMembran zeolit yang akan dibuat berfungsi untuk

media purifikasi biogas. Biogas yang telah melaluimembran zeolit diharapkan mempunyai persentase CH4

yang lebih besar. Setelah diaktivasi, zeolit dicampurdengan tanah liat dengan perbandingan 70:30 , 50:50,dan 30:70. Tanah liat digunakan sebagai media perekatpada membran zeolit. Dengan komposisi yang telahdisebutkan diatas, membran zeolit dicetak dengan

ukuran tertentu yang menyesuaikan housing membranedan dipanaskan, sehingga didapatlah membran zeolit.Membran zeolit kemudian dipasang di dalam housingmembrane.

Tahap PurifikasiBiogas dari digester dialirkan ke housing

membrane dengan laju alir tertentu. Sebelum tahappurifikasi sampel biogas tanpa perlakuan purifikasidiambil sebagai kontrol. Keadaan pada membran harusdijaga kedap udara agar tidak terjadi kontaminasidengan udara. Sehingga biogas harus dialirkan terlebihdahulu hingga over flow terlebih dahulu agar tidak adalagi udara di dalam housing membran tersebut atauyang dikenal dengan flushing. Tahap ini dilakukansetiap pergantian membran yang akan diuji.Sampeldiambil setelah melewati tahap purifikasi denganvariabel laju alir yang berbeda. Laju alir yang berbedaakan mempengaruhi lama atau tidaknya kontak antarbiogas dengan membran zeolit sehingga diharapkanlebih banyak impuritis yang akan tertahan. Sampelyang telah dipurifikasi dialirkan ke dalam samplingatau balon.

Analisa SampelParamater keberhasilan membran zeolit sebagai

media purifikasi biogas adalah meningkatnyapersentase metana dalam biogas setelah purifikasi.Peningkatan persentase metana seiring denganpenurunan persentase impuritis. Biogas yang telahdipurifikasi kemudian dianalisa dengan menggunakangas chromatography (GC). Alat ini akan mendeteksikandungan gas yang terdapat di dalam biogas. Setiapsampel yang dianalisa membutuhkan waktu sekitar 30menit agar kandungan yang terdapat di dalam biogasdapat terdeteksi dengan baik.


1. Pengaruh Komposisi Membran Zeolit TerhadapPersentase Metana (CH4) yang Dihasilkan

Dari perhitungan dihasilkan grafik sebagai berikut,

Gambar 1. Pengaruh Komposisi Membran ZeolitTerhadap Persentase Metana (CH4) yang Dihasilkan(Laju alir 50% Open Valve dan 100% Open Valve).

Peningkatan Persentase Metana (Ch4) Dari Biogas Sistem Kontinyu Melalui Proses Purifikasi Dengan Membran Zeolit

Melalui gambar 4.1 dapat dilihat bahwa terjadipeningkatan CH4 setelah biogas dialirkan melaluimembran zeolit karena molekul O2 dan N2 tertahanpada pori-pori membran zeolit sehingga persentase N2

dan O2 menjadi menurun. Sedangkan CH4 lolos daripori-pori membran zeolit sehingga persantase CH4

otomatis menjadi meningkat.Pada zeolit, volume dan ukuran diameter yang

terdapat pada ruang hampa dalam kristal zeolitlahlahyang menjadi dasar pemanfaatan mineral zeolit sebagaibahan/material penyaring atau molecular sieving.(Payra, 2003). Ukuran pori pada zeolit jugamempengaruhi kapasitas dan laju adsorbsi zeolitterhadap zat tertentu (Bonenfant, 2008). Zeolitmerupakan mineral yang mempunyai 2 jenis pori, yaitumikropori (ukuran sampai 2 Angstrom) dan makropori(ukuran >50 Angstrom). Makropori merupakan jalanmasuk partikel menuju mikropori, dan pada bagianmikropori inilah sebagian besar peristiwa adsorpsiterjadi (Ozkan, 2008). Molekul-molekul yangmempunyai diameter lebih kecil dari saluran masukzeolit akan terserap dari bagian permukaan ke pusatrongga tersebut. Sedangkan untuk molekul-molekulyang ukurannya lebih besar dari saluran masuk ronggatidak dapat masuk ke dalam zeolit (Tampubolon,1994). Proses aktivasi yang dilakukan diharapkan dapatmeningkatkan jumlah mikropori karena pada prosesaktivasi sebagian besar mikropori akan terbentuk.

Membran zeolit pada penelitian ini terbuat darizeolit yang diaktivasi dengan NaOH dan tanah liatsebagai perekat. Pada proses aktivasi dengan NaOH,akan terjadi proses pelarutan silika yang merupakansalah satu komponen dalam kerangka zeolit(Jozefaciuk, 2002). Pelarutan silika akan menyebabkanperubahan struktur zeolit serta berkurangnya silikadalam kerangka zeolit, sehingga rasio Si/Al menurun.Penurunan rasio ini akan meningkatkan kapasitasadsorpsi (Bonenfant, 2008).

Kemampuan zeolit untuk menyerap material/zatberdasarkan selektifitas dari ukuran garis tengah ruangkosong molekul dan pemilihan jenis molekul-molekulzat yang akan diserap. Persebaran muatan yang tidaklazim yang terdapat didalam rongga yang telahdidehidrasi mengakibatkan beberapa bahan yangmemiliki dua kutub(dipole) dapat diserap. Jika ada 2molekul atau lebih yang melintasi dapat lolos melaluisaluran rongga zeolit, tetapi karena adanya pengaruhdari kutub atau hubungan antara molekul zeolit denganzat-zat yang diserap, maka hanya satu zat saja yangakan diloloskan sedangkan yang lainnya ditahan atauditolak. Hal ini merupakan suatu sifat yang hanyadimiliki oleh zeolit sebagai penyerap. Air (H2O) yangmerupakan polar akan lebih disukai oleh zeolit untukdiserap dibandingkan dengan Metana (CH4) yangbukan polar. Molekul yang berkutup lebih diterimadaripada molekul yang tidak berkutup (Zussman,1996).

Pada penelitian ini kandungan yang terdapatdalam biogas adalah nitrogen(N2), oksigen(O2), karbon

dioksida (CO2), dan metana(CH4) dimana gas-gastersebut merupakan non-polar, jadi selektivitaspenyerapan gas-gas menggunakan membran zeolithanya pada besar molekul. Nitrogen dan oksigen dapatmelalui saluran rongga zeolit pada membran, sehingganitrogen dan oksigen terjebak di dalam rongga-ronggazeolit, oleh karena itu mengakibatkan penurunanpersentase nitrogen (N2) dan oksigen(O2).

Kondisi sebaliknya terjadi pada metana (CH4) dankarbon dioksida(CO2). CH4 dan CO2 tidak dapat dapatmasuk melalui saluran rongga zeolit, sehingga CH4 danCO2 yang terdapat dalam biogas ketika dialirkan kemembran zeolit dapat lolos melalui membran zeolit.Karena penurunan persentase N2 dan O2 dalam biogassetelah purifikasi dengan membran zeolit, makadidapatkan kenaikan persentase CH4 dan CO2.

Selain penurunan rasio Si/Al, aktivasi denganNaOH juga bertujuan untuk menghilangkan ion-iontertentu dari kerangka zeolit dan menggantikannyadengan ion Na+ sehingga zeolit alam mempunyaikondisi yang semakin mendekati homoionik(Inglezakis, 2001). Dengan bentuk homoionik, molekulzeolit akan mempunyai ukuran pori yang relatif samasehingga, kemampuan adsorpsinya lebih baik.

Kondisi pada saat purifikasi harus dijaga dalamkeadaan kedap udara sehingga kami mengalirkanbiogas hingga over flow terlebih dahulu agar tidakterjadi kontaminasi dari udara luar,selain itu juga harusdiinstalasi dengan benar sehingga tidak terjadikebocoran pada unit instalasi membran. PersantaseCH4 awal zeolit tanpa perlakuan membrane 64.86 %.Pada laju alir 50% open valve, persentase CH4 dalambiogas setelah melalui membran zeolit meningkatmenjadi 69.63 % sedangkan pada laju alir 100% openvalve persentase CH4 meningkat menjadi 72.22 %.

2. Pengaruh Komposisi Membrane ZeolitTerhadap Persentase Oksigen (O2) yangDihasilkan


Gambar 2. Pengaruh Komposisi Membrane ZeolitTerhadap Persentase Oksigen (O2) yang Dihasilkan(Laju alir 50% Open Valve dan 100% Open Valve).

Melalui grafik di atas dapat dilihat bahwa terjadipenurunan O2 setelah biogas dialirkan melaluimembran zeolit karena molekul O2 tertahan pada pori-pori zeolit yang telah diaktifasi. Persantase awal O2

tanpa perlakuan purifikasi membran Zeolit adalah 8.35

A.Saleh, et al.

%. Pada laju alir 50% open valve, persentase O2 dalambiogas setelah melalui membran zeolit berkurangmenjadi 2.92 % sedangkan pada laju alir 100% openvalve persentase O2 berkurang menjadi 3.64 %.Persentase zeolit dengan laju alir 50% open valve lebihbesar dari pada laju alir 100% open valve dikarenakanwaktu kontak 50% open valve lebih lama sehingga O2

lebih banyak tertahan dari pada laju alir 100% openvalve. Selain itu juga housing membran harus dalamkeadaan kedap udara agar tidak terjadi peningkatan O2

karena terjadi kontaminasi dari udara luar. sehinggakami mengalirkan biogas hingga over flow terlebihdahulu agar tidak ada lagi udara di dalam housingmembran tersebut atau yang dikenal dengan flushing.

3. Pengaruh Komposisi Membran Zeolit TerhadapPersentase Nitrogen (N2) yang Dihasilkan


Gambar 3. Pengaruh Komposisi Membran ZeolitTerhadap Persentase Nitrogen (N2) yang Dihasilkan(Laju alir 50% Open Valve dan 100% Open Valve)

Melalui grafik di atas dapat dilihat bahwa terjadipenurunan N2 setelah biogas dialirkan melaluimembran zeolit karena molekul N2 tertahan pada pori-pori zeolit yang telah diaktifasi. Persantase awal N2

tanpa perlakuan purifikasi membran adalah 22.65 %.Pada laju alir 50% open valve, persentase N2 dalambiogas setelah melalui membran zeolit berkurangmenjadi 5.44 % sedangkan pada laju alir 100% openvalve persentase N2 berkurang menjadi 7.74 %.Persentase zeolit dengan laju alir 50% open valve lebihbesar dari pada laju alir 100% open valve dikarenakanwaktu kontak 50% open valve lebih lama sehingga N2

lebih banyak tertahan dari pada laju alir 100% openvalve. Selain itu juga housing membran harus dalamkeadaan kedap udara agar tidak terjadi peningkatan N2

karena terjadi kontaminasi dari udara luar sehinggakami mengalirkan biogas hingga over flow terlebihdahulu agar tidak ada lagi udara di dalam housingmembran tersebut atau yang dikenal dengan flushing.

4. Pengaruh Komposisi Membran Zeolit TerhadapPersentase Karbon dioksida (CO2) yangDihasilkan


Gambar 4. Pengaruh Komposisi Membran ZeolitTerhadap Persentase Karbon Dioksida (CO2) yangDihasilkan (Laju alir 50% Open Valve dan 100% OpenValve)

Dari grafik diatas dapat dilihat terjadi peningkatanpersentase CO2 setelah purifikasi biogas oleh membranzeolit. Hal ini terjadi karena adanya penurunan kadarN2 dan kadar O2 dalam biogas. Persentase CO2 dalambiogas tanpa perlakuan purifikasi oleh membran zeolitadalah 6.88 %. Pada laju alir 50% open valve,persentase CO2 dalam biogas meningkat menjadi 24.1%. Sedangkan pada laju alir 100% open valve,persentase CO2 di dapatkan sebesar 19.41 %.

Dari hasil purifikasi biogas menggunakanmembran zeolit didapatkan bahwa penyerapan selektifhanya pada N2 dan O2. Terbukti dengan adanyapenurunan N2 dan O2 pada setiap variabel aliran dandengan kenaikan persentase CH4 dan CO2.

KESIMPULAN

Membran dari zeolit alam yang telah diaktivasidengan larutan NaOH mampu meningkatkan kadarmetana (CH4) dalam biogas dengan penyerapan zatimpuritis dalam biogas. Semakin banyak komposisizeolit dalam membran maka penyerapan impuritissemakin banyak sehingga kadar metana yangdihasilkan pun meningkat. Laju alir yang paling baikdalam upaya peningkatan kadar metana denganpenyerapan impuritis adalah 100% open valve. 4)

Persentase metana dalam biogas sebelumperlakuan purifikasi adalah 64,86%. Hasil penelitianmenunjukkan persentase metana tertinggi yaitu 72,22%yang dihasilkan pada saat purifikasi biogas denganrasio zeolit dan tanah liat adalah 70:30 dengan laju alir100% open valve.

SARAN

Dalam pengoperasian purifikasi biogas harusdilakukan secara teliti, karena sangat rentan terjadikebocoran. Setiap akan memulai pengoperasianpurifikasi biogas kita harus melakukan flushing agardidapatkan hasil yang terbaik.

Peningkatan Persentase Metana (Ch4) Dari Biogas Sistem Kontinyu Melalui Proses Purifikasi Dengan Membran Zeolit

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, K. A. (1991). Energi dan Listrik Pertanian.JICA-DGHE/IPB Project/ADAET, JTA-9a , 132.

Astiana, S. (1991). Karakterisasi Deposit MineralZeolit Dalam Aspek Pemanfaatan di BidangPertanian jilid I, Indonesia, Vol 1. Bogor: IPB.

Baker, R. (2004). Membrane Technology andApplication, 2nd Edition. John Willey & Sons , 3-6; 15-16;314.

Bonenfant, D. K. (2008). Advances in PrincipalFactors Influencing Carbon Dioxide Adsorptionon Zeolite. Ukraina: Sci. Technol Adv.

Chengdu. (1989). The biogas Technology in china.china: Chengdu Biogas research institute.

Ditjen Pengembangan Peternakan, D. B. (2003).Integrasi Ternak dengan Areal TanamanHortikultura. Bogor: Departement Pertanian.

Harjanto, S. (1983). Endapan Zeolit, Penggunaan dansebarannya di Indonesia. Bandung: DirektoratSumberdaya Mineral Departemen Pertambangandan Energi.

Inglezakis, V. P. (2001). Effects of Pretreatment onPhysical and Ion Exchange Properties of NaturalClinoptilolite. Environmental Technology , 75-82.

James.D, D. (1951). Manual of Mineralogy. London:John Willey and Son., Jilid II.,Edisi 17 .

Jozefaciuk, G. a. (2002). Effect of Acid and AlkaliTreatments on Surface Areas and AdsorptionEnergies of Selected Minerals. Journal Clays andClay Minerals , 771-783.

Karki, A. (1984). Biogas field Book . Nepal: SahayogiPress,Kathinandu.

Krauss.E.H., H. S. (1981). Mineralogy an Introductionto the Study of Minerals and Cristals. New York:The Maple Press Company.

Laeli Kurniasari, M. D. (2011, Juni). Aktivasi Zeolitalam sebagai adsorben pada alat pengeringanbersuhu rendah. Reaktor,. Vol. 13 No. 3 , pp. 178-184.

Langrange, B. (1979). Biomethane2. France:Principles-Techniques Utilization. EDISVD,laCalade,13100 Aix-en-provence.

Ozkan, F. a. (2008). Diffusion Mechanism of WaterVapour in A Zeolitic Tuff Rich in Clinoptilolite.Journal of Thermal Analysis and Calorimetry ,699-702.

Payra, P. D. (2003). Handbook of Zeolite science andTechnology. New York: Marcel Dekker.

Porterfield, W. (1993). Inorganic Cheistry 2nd Edition.New York: Prentice Hall.

Sutarti, M. R. (1994). Zeolit Tinjauan Literatur. Jakarta: Pusat Dokumentasi dan InformasiIlmiah.Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia.

Tampubolon, R. (1994). Studi Pemanfaatan ZeolitAlam Sarulla Untuk Menurunkan kadar ionNH4+ dalam limbah cair rendaman dross.Medan: PT. INALUM”. USU.

Teguh Wikan Widodo, A. H. (2004). Kajian TeknisTeknologi Biogas dan Potensi Pengembangannyadi Indonesia. Prosiding Seminar NasionalMekanisme Pertanian (pp. 193-198). Jawa Barat:Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian.

United, N. (1984). Updated Guidebook on biogasDevelopment-Energy Resources Developmentseries. New York,USA: United Nations.

Yadava, L. a. (1981). The development and use ofBiogas technology in Rural Areas of Asia.Improving Soil Fertility through OrganicRecycling (p. Project field Document NO.10).,FAD/UNDP Regional Project/75/004.

Zussman, D. (1996). An Introducing to the Rockforming Minerals. England: Longman GroupLimited.

A.Saleh, et al.


PEMBUATAN BIOGASOHOL DENGAN BLENDING GASOLINE DAN BIOETANOLUNTUK MENINGKATKAN KUALITAS BAHAN BAKAR

A. Budiyanto 1*, D. Herfian 1, Prasetyowati 1

1Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Bahan bakar merupakan kebutuhan dalam menunjang transportasi dalam kehidupan sehari hari. Seiringperkembangan zaman berbagai cara peningkatan kualitas bahan bakar dilakukan untuk peningkatan kualitas. salahsatunya dengan metode pencampuran gasoline dengan penambahan aditif Bioetanol untuk meningkatkan kualitasbahan bakar. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan kualitas bahan bakar bermotor dengan penambahan aditifBioetanol dalam persen volume tertentu (5%v, 10%v, 15%v, 20%v) pada gasoline yang sesuai spesifikasi bahanbakar bermotor.Bahan baku yang dipakai pada penelitian ini berupa Bioetanol teknis dengan kadar 99% sebanyak1500 ml serta gasoline atau premium dengan angka oktan 88,8 sebanyak 4500 ml. untuk analisa penelitianpembuatan biogasohol ini dibutuhkan beberapa alat analisa antara lain: Seperangkat alat motor CFR yang digunakansebagai alat untuk mengukur nilai oktan sebuah campuran, serta seperangkat alat lainnya untuk menganalisaparameter lainnya seperti seperangkat alat analisa korosifitas, seperangkat alat analisa tekanan uap, seperangkat alatanalisa water content, seperangkat alat analisa spesific gravity dan densitas, seperangkat alat analisa kandungansulfur (doctor test), seperangkat alat analisa distilasi.Berdasarkan hasil uji pencampuran didapatlah nilai oktan sertaspesifikasi lain meliputi SG, Distilasi, Density, Korosifitas, Doctor Test dan Water Content (kecuali RVP) yangmeningkat kualitasnya serta masih dalam spesifikasi bahan bakar bermotor dimana tiap campuran % volumeBioetanol pada gasoline merupakan hasil peningkatan kualitas yang paling baik. Dengan nilai oktan yang lebihtinggi dengan bahan bakar kualitas bagus seperti pertamax. Didukung dengan pencapaian spesifikasi lainnya sepertiuji distilasi, reid vapour pressure, spesific gravity, density, water content, korosifitas, dan uji kandungan merkaptansulfur (Doctor Test).

Kata Kunci: Biogasohol, Gasoline, Bioetanol, Nilai Oktan, Tekanan Uap Reid (RVP)

ABSTRACT: fuel are necessary for life in support of transportation in a days. As the development of the days ofvarious ways to improve the quality of fuels done to improve quality. One of them with a method of gasolineadditive mixing with the addition of bioethanol to improve the quality of fuel.This research aims to improve thequality of motor fuel by the addition of an additive bioethanol in percent of definite volumes ( 5 % v, 10 % v, 15 %v, 20 % v ) on gasoline motor fuel appropriate specifications. The raw material used in this research in the form oftechnical bioethanol with levels of 99 % as many as 1.500 ml as well as gasoline or premium with figures octane88,8 Some 4500 ml. To the analysis research making biogasohol it needs some apparatus analysis among others: aset of tool motor CFR used as an instrument to measure the value of octane a mixture of, and a set of other tool toanalyze other parameters as a set of tool corrosion, analysis a set of tool analysis of vapor pressure, a set of toolwater content analysis, a set of tool analysis spesific gravity, and it’s density a set of tool analysis of the sulphurcontent (doctor test), a set of tool analysis distillation. Based on the results of the test mixing got the value of octaneand specifications include specific gravity, distillation, density, corrosion, doctor test and water content ( exceptRVP) that rises are still in the specifications and motor fuel where every a mixture of % of the volume of bioethanolon gasoline is the result of an increase in the quality of being best. with an octane higher with fuel the quality of niceas pertamax.

Keywords: Biogasohol, Gasoline, Bioethanol, research octane number, reid vapor pressure (RVP)

A. Budiyanto, et al.

PENDAHULUAN

Cadangan minyak bumi Indonesia pada tahun2004 ada sekitar 4.7 miliar barrel. Produksi minyakIndonesia sebesar 1126 ribu barrel/hari, dengankonsumsi BBM Indonesia sebesar 1150 ribubarrel/hari. Jika produksi tersebut dijadikan pedomanmaka minyak bumi di Indonesia akan habis dalamwaktu 11 tahun lagi.

Kenaikan harga bahan bakar yang signifikankini memberikan dampak pada kesejahteraan rakyatditambah lagi dengan polusi hasil dari gas buangkendaraan bermotor yang dapat membahayakankesehatan dan keselamatan masyarakat sekitar.Fenomena ini tak pelak lagi menunjukkan bahwabahan bakar hasil blending gasoline dengan bahan-bahan aditif dapat meningkatkan kualitas bahan bakarbermotor diantaranya nilai oktan.

Untuk mencegah terjadinya pencemaran udaraoleh bahan pencemar (Pb) maka beberapa negara majutelah membatasi secara ketat kandungan TEL di dalampremium. Peningkatan angka oktan pada premiumdengan menghilangkan TEL dalam premium dapatditempuh dengan berbagai cara, misalnya denganpenambahan alkohol seperti Bioetanol menjadibiogasohol.

Proses pencampuran ini membutuhkan suatuteknologi yang tepat, sehingga dapat dihasilkancampuran bahan bakar yang homogen.Adapun tujuan dalam penelitian ini adalah :a. Untuk meningkatkan kualitas bahan bakar minyak

motor yang dihasilkan dari pencampuran Bioetanoldengan gasoline serta kelayakan nilai bakar (oktan)untuk kendaraan bermotor.

b. Mengetahui karakterisitik biogasohol sebagaibahan bakar alternatif penganti bensin .

c. Untuk mengetahui pengaruh penambahan %volume bioethanol terhadap perubahan spesifikasidan properties gasoline.

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:a. Dapat memanfaatkan Bioetanol sebagai bahan

bakar adiktif terhadap gasoline untuk menjadibiogasohol.

b. Dapat mengetahui secara teoritis dan praktekteknik blending biofuel serta analisa terhadapkualitas bahan bakar.

c. Mengurangi penggunaan dominan gasoline sebagaibahan bakar bermotor.Bioetanol disebut juga etil alkohol, alkohol

absolute, alkohol murni atau alkohol saja, yaitumerupakan cairan mudah menguap (volatile), mudahterbakar, (flammable),tak berwarna, dan merupakanalkohol yang sering digunakan dalam kehidupansehari hari. senyawa ini merupakan obat psikoaktifdan dapat dijumpai pada minuman yang mengandungalkohol dan juga thermometer modern. Bioetanol jugasalah satu obat rekreasi yang paling tua. Bioetanoltergolong kedalam alkohol rantai tunggal denganrumus kimia C2H5OH. ia merupakan isomerkonstitusional dari dimetil eter. Bioetanol sering

disingkat menjadi EtOH, dengan “Et” merupakansingkatan dari gugus etil (C2H5).

Fermentasi gula menjadi Bioetanol adalah salahsatu reaksi organik pertama kali yang pernahdilakukan manusia. Efek samping dari konsumsiBioetanol yang berlebihan dapat mengakibatkanmabuk. Berikut merupakan Sifat- Sifat FisikaBioetanol :

Tabel 1. Sifat Fisika BioetanolProperti Nilai

Berat molekul, g/molTitik beku, oCTitik didih normal, oCDensitas, g/mlViskositas pada 20oC, mPa.s (Cp)Panas penguapan normal J/gPanas pembakaran pada 25oC, J/gPanas jenis pada 25oC, JNilai Angka Oktan

46,1-114,178,320,79831,17

839,3129676,6

2,42106-111

Serta Sifat-Sifat Kimia Bioetanol termasukkedalam alkohol primer, menyatakan bahwa karbonyang berikatan dengan gugus hidroksil paling sedikitmemiliki dua atom hidrogen yang terikat denganya.Reaksi kimia yang terjadi terhadap Bioetanol secarakeseluruhan meliputi pada gugus hidroksilnya. Sifatkimia Bioetanol, antara lain reaksi Bioetanol denganlogam alkali, asam karboksilat, serta reaksipembakaran.

Reaksi antara Bioetanol terhadap logam alkali.Diawali dengan dicampurnya Bioetanol denganKristal CaCl2 agar mouisture atau kandungan airdidalam Bioetanol dapat diserap CaCl2. selanjutnya,Bioetanol anhidrat itu direaksikan dengan logamnatrium, Na akan membentuk natrium etanoat dan gashidrogen. Dimana Bioetanol akan dibebaskan terlebihdahulu dari air dikarenakan air akan bereaksi denganNa yang mana akan sangat eksoterm. Energi ataumungkin api yang terbentuk dapat membakarBioetanol sehingga akan memicu terjadinya ledakan.

CH3-CH2-OH + Na CH3 –CH2-ONa + H2

Reaksi Bioetanol dengan asam etanoat dinamakanreaksi esterifikasi. pada reaksi ini diperlukan asamsulfat pekat sebagai dehidrator, yaitu menarik air yangdihasilkan. Reaksi ini tergolong reaksi reversible(kesetimbangan), maka dengan adanya asam sulfat,letak kesetimbangan akan bergeser sehingga esteryang dihasilkan cukup banyak.CH3-CH2-OH + CH3COOH CH3COOCH2CH3 + H2O

Bioetanol dapat digunakan sebagai bahan bakar.Diantaranya adalah spiritus yang merupakancampuran antara Bioetanol dan m Bioetanol, hal inimempertimbangkan agar spiritus tidak disalahgunakan. Diberikan indeks warna untuk padaBioetanol yang digunakan untuk bahan bakar yaituwarna ungu. Indeks warna digunakan untukmembedakan Bioetanol sebagai bahan bakar denganBioetanol keperluan lainya. Methanol dengan racun,dapat mengakibatkan mata menjadi buta. Reaksi

Pembuatan Biogasohol dengan Blending Gasoline dan Bioetanol untuk Mengingkatkan Kualitas Bahan Bakar

pembakaran Bioetanol secara sempurna membentukgas CO2 dan uap air .

CH3CH2OH + O2CO2 + H2OPembuatan Bioetanol Bioetanol dapat

diproduksi secara proses industri petrokimia melaluitahap hidrasi etilena maupun secara biologis melaluifermentasi gula dengan ragi. Proses pembuatanBioetanol pada dasarnya ada dua cara, yaitu :

Hidrasi Etilena Bioetanol yang digunakan untukkebutuhan industri sering kali dibuat dari senyawapetrokimia, utamanyaadalah melalui hidrasi etilena :

C2H4(g) + H2O(g) → CH3CH2OH(l).Katalis yang digunakan umumnya adalah asam

fosfat. Reaksi ini dijalankan dengan tekanan uapberlebih pada suhu 300 °C.Proses lama yang pernahdigunakan pada tahun 1930 oleh Union Carbideadalah dengan menghidrasi etilena secara tidaklangsung dengan mereaksikannya dengan asam sulfatpekat untuk mendapatkan etil sulfat. Etil sulfatkemudian dihidrolisis dan menghasilkan Bioetanol:

C2H4 + H2SO4 → CH3CH2SO4HCH3CH2SO4H + H2O → CH3CH2OH + H2SO4

Fermentasi Bioetanol untuk kegunaan konsumsimanusia (seperti minuman mengandung alkohol) sertakegunaan sebagai bahan bakar diproduksi dengan carafermentasi. Spesies ragi tertentu (misalnya :Saccharomyces cerevisiae) mensintesa dan mencernagula dan menghasilkan Bioetanol serta karbondioksida:

C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2

Proses tumbuhnya ragi untuk menghasilkanalkohol disebut fermentasi. Konsentrasi Bioetanolyang tinggi akan beracun bagi ragi. Pada jenis ragiyang paling toleran terhadap Bioetanol, ragi tersebuthanya dapat bertahan pada lingkungan 15% Bioetanolberdasarkan volume. Untuk menghasilkan Bioetanoldari bahan-bahan pati, misalnya serealia, pati tersebutharuslah diubah terlebih dahulu menjadi gula.Fermentasi dapat dilakukan dengan tiga macam bahanbaku: Bahan dasar sukrosa,dasar pati,dan selulosa.

Bahan Bakar Bioetanol Bahan bakar Bioetanoladalah etil alkohol dengan yang ditemukan padaminuman beralkohol dimana pengunaanya sebagaibahan bakar. Bioetanol kerap kali dijadikan bahanaditif tambahan bensin sehingga akan menjadi bahanbakar bio atau biofuel. Bioetanol digunakan secaraluas di negara brasil dan amerika serikat. KeduaNegara ini memproduksi 88% dari seluruh jumlahbahan bakar Bioetanol yang diproduksi didunia.Kebanyakan mobil-mobil yang berada di amerikaserikat sekarang ini sudah dapat menggunakan bahanbakar dengan kandungan Bioetanol sampai 10% atauE10 dan bahkan penggunaan bensin Bioetanol 10%telah diwajibkan dibeberapa kota dan Negara bagianAS. sejak tahun 1976, pemerintah brasil telahmewajibkan penggunaan bensin yang dicampurdengan Bioetanol, dan sejak tahun 2007, campuranyang legal adalah berkisar 25% Bioetanol dan 75%bensin (E25). Dibulan desember 2010 brasil sudahmempunyai 12 juta kendaraan dan truk ringan bahanbakar fleksibel dan lebih dari 500 ribu sepeda motor

yang dapat menggunakan bahan bakar Bioetanolmurni (E100).

Bensin (Gasoline) atau petrol (sebutan gasolinedi amerika serikat dan kanada) merupakan cairanbening, dengan warna kekuning-kuningan,sertaberasal dari penkilangan minyak bumi dimanasebagian besar dimanfaatkan sebagai bahan bakarpada mesin pembakaran. bensin bisa digunakansebagai pelarut, dikarenakan kemampuanya yangdapat melarutkan cat. Sebagian besar bensin tersusundari hidrokarbon alifatik yang diperkaya dengan iso-oktana atau benzene. Secara sederhana, bensintersusun dari hidrokarbon rantai lurus, mulai dari C7

(heptana) sampai dengan C11. Dengan kata lain, bensinterbuat dari molekul yang hanya terdiri dari hidrogendan karbon yang terikat antara satu dengan yanglainnya sehingga membentuk rantai.

Persentase volume bahan bakar oktana 100dalam campuran lebih Besar bilangan oktana daripada bahan bakar gasolin(Bensin) yang paling banyakdipakai berkisar antara 85 hingga 95.

Tabel 2. Spesifikasi Bensin Indonesia

Sifat Batas nilai Metoda uji

Angka oktana F1(RON) Min.88

ASTM D-2699

Kadar tel(ml/USgal) Maks.2.5

ASTM D-526

DestilasiASTM D-86

10% vol.penguapan(oC) Maks.74

50% vol.penguapan(oC) Min.88-Maks.125

90% vol.penguapan(oC) Maks.180

Titik didih akhir(oC) Maks.205

Sisa (%v) Maks.2.0R.V.P pada100oF(psi) Maks.4

ASTM D-525

Getahpurna(mg/100ml)

Maks.0.20ASTM D-323

Kadarbelerang(%massa)

Maks.1ASTM D-381

Korosi padatembaga(%berat)

ASTM D-1266

Uji doctor NegativeASTMD D-130

Warna KuningASTMD D-484


Tabel 3. Sifat–sifat Fisis BensinDensityLb/gal 5,9 – 6,40g /cc 71 – 0,77

Lower heating valueBTU / gal 110,000 – 116,000Kg.cal / l 7,400 – 7,700

Latent heat of evaporationBTU / gal Ca. 90,0Kg. cal / l 60

Boiling pointTitik lebur oC 90 – 430Titik didih oC 32 – 221

Raid vapour pressurePsi 6 – 15Kpa 41 – 103

Stochiometric Air / Fuelratiolb / lb Ca. 14,5

Suto ignition temperature 3,5Motor octane number 82 – 92

Bensin dan Bilangan Oktan atau Angka oktanasuatu bensin merupakan salah satu karakter yangmenunjukkan mutu bakar bensin tersebut, yang dalamprakteknya menunjukkan ketahanan terhadap ketukan(knocking). Suatu bensin harus mempunyai mutubakar yang baik agar mesin dapat beroperasi denganmulus, efisien dan bebas dari pembakaran tidaknormal selama pemakaianya.

Biogasohol adalah campuran gasoline danBioetanol, yang merupakan alkohol murni yangdihasilkan dari tanaman domestik dan hidrasi etilen.Pada penelitian ini biogasohol yang kami teliti adalahcampuran premium dengan Bioetanol hasil fermentasipati tebu. Pemerintah melalui Departemen Energitelah mempromosikan penggunaan biogasohol.biogasohol biasanya dilambangkan dengan E5 (95%bensin 5% Bioetanol), E10 (90% bensin 10%Bioetanol) dst.

Keuntungan Biogasohol Biogasohol memilikibeberapa keuntungan lebih dari bensin biasa karenacampuran unik dengan Bioetanol :1) Lebih murah.

Harga produksi biogasohol per liternyamencapai sekitar 4000 rupiah per liter atau beradadibawah harga premium dan pertamax.

2) Ramah lingkungan.Bandingkan dengan bensin biasa, biogasohol

memancarkan lebih sedikit karbon dioksida,benzena, butadiena dan sulfur dioksida. Sedikit lebihbaik bagi dunia dan kesehatan Anda.

3) Kinerja mesin lebih baik.Biogasohol meningkatkan nilai oktan seperti

yang disebutkan di atas, biogasohol memiliki kinerjayang lebih tinggi dari pada bensin biasa pada nilaioktan sama. Hal ini juga mengurangi mesin knockingdan mobil Anda akan berjalan lebih lancer.

Karakteristik Umum Pemeriksaan Rutin bahanbakar (Pertamax dan Premium) yang AkanDiterapkan Pada Biogasohol yang perlu diketahuiuntuk menilai kinerja bahan bakar Premium danpertamax antara lain :

1) Bilangan OktanAngka oktan diukur dengan menggunakan

mesin baku, yaitu mesin CFR (Cooperative FuelReseach) yang dioperasikan pada kondisi tertentu, dimana bahan bakar dibandingkan dengan bahan bakarrujukan yang terbuat dari n–heptana (angka oktan 0)dan isooktana (angka oktan 100)..

2) DistilasiDistilasi merupakan distilasi laboratorium untuk

mendapatkan hubungan persen penguapan dengansuhu. Pada distilasi ini terdapat tiga persentasevolume penguapan yang penting yaitu padapenguapan 10%, 50% dan 90% yangmenggambarkan sifat-sifat penguapan dari fraksiringan, fraksi tengah dan fraksi berat. Pada bagianini berkaitan dengan daya dan percepatan,kemulusan operasi dan konsumsi bahan bakar.

3) Tekanan Uap ReidTekanan uap reid adalah pengukuran mengenai

sifat penguapan yang khusus dalam spesifikasi bahanbakar digunakan pengukuran tekanan uap (RVP).Tekanan uap memberikan indikasi tekanan padaminyak yang akan mengembang didalam tempattertentu dan tekanan ini sangat berarti untuk minyakyang mempunyai suhu sedemikian rendah dan tidakdapat didestilasi pada tekanan atmosfir.

4) Spesific GravityBerat jenis menunjukkan perbandingan berat per

satuan volume, karakteristik ini berkaitan dengannilai kalor dan daya yang dihasilkan oleh mesin persatuan volume bahan bakar. oAPI Gravity dan BeratJenis menyatakan densitas atau berat per satuanvolume suatu zat. oAPI Gravity dapat diukur denganhydrometer (ASTM D-1298),sedangkan berat jenisditentukan dengan piknometer (ASTM D-941).

5) DensitasDensitas adalah perbandingan berat sampel

terhadap volumenya. Penentuan ini menunaikanstandar metode ASTM D-1298 untuk mengetahuiberat jenis sampel pada 15oC dengan menggunakanalat ukur hidrometer lanjutan dari Specivic Gravity.

6) Water ContentWater content adalah batas minimal kandungan

air yang diperbolehkan didalam bahan bakar dimanaanalisa ini menggunakan alat KF Moisture Metersesuai dengan ASTM D-6304

7) KorosifitasMetode ini dipakai untuk mendeteksi korosifitas

dari gasoline, avtur atau hidrokarbon lainnya. Ujikorosifitas dilakukan dengan copper strip yang telahdibersihkan, direndam dalam sampel dengan volumetertentu dan dipanaskan pada temperature selamawktu tertentu. Pada akhir pemeriksaan, angkatcopper stripndan bandingkan dengan standar ASTMcopper strip corrosion.

8) Doctor Test


Metode ini dimaksudkan untuk mengetahuisecara kualitatif adanya merkaptan sulfur dalammogas, kerosene atau yang sejenisnya.

Penelitian yang pernah dilakukan MeliputiPenelitian gasohol sebelumnya telah dilakukan olehmahasiswa Universitas Sriwijaya, Ade Setyaningrumdan Tuti Karolina tahun 2010. Dimana gasohol yangtelah diteliti adalah campuran antara premium denganetanol dan premium dengan isopropilalkohol.Perbandingan persen volume antara premium denganalkohol yang diteliti divariasikan kedalam tiga sampelyaitu 94%v premium : 6%v alkohol, 92%v premium :8%v alkohol dan 90%v premium : 10%v alkohol.Dengan hasil gasohol yang memiliki kesetaraanspesifikasi dengan pertamax ditunjukkan pada tabelberikut :

Tabel 4. Perbandingan Spesifikasi Gasohol 6% Etanol

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian inidilakukan di dua laboratorium yaitu LaboratoriumOperasi Teknik Kimia di Jurusan Teknik Kimiafakultas teknik Universitas Sriwijaya dan dilakukananalisa serta uji performansi mesin motor bensindilakukan di laboratorium research and developmentPT. PERTAMINA RU III Plaju-sungai gerong.

Bahan yang Digunakan Pada penelitian iniberbagai bahan baku yang digunakan antara lainadalah Bioetanol teknis dengan kadar 99% sebanyak1500 ml dan premium (marketable) dengan angkaoktan 88 sebanyak 4500 ml.Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain ;

1) Drigen sebanyak 2 (dua) buah2) Gelas ukur sebanyak 2 (dua) buah3) Labu ukur sebanyak 8 (delapan)4) Botol kaca yang dilengkapi indikator volume5) Kertas paraffin6) Magnetic stirrer sebagai media blending.

Alat Analisa Pada analisa penelitian blendingbiogasohol ini dibutuhkan beberapa alat analisa antaralain : Seperangkat alat motor CFR yang digunakan

sebagai alat untuk mengukur nilai oktan sebuahcampuran, serta seperangkat alat lainnya untukmenganalisa parameter lainnya seperti seperangkatanalisa korosifitas, seperangkat alat analisa tekananuap, seperangkat alat analisa water content,seperangkat alat analisa spesific gravity dan densitas,seperangkat alat analisa kandungan sulfur (doctortest), seperangkat alat analisa distilasi. Masing masingmenggunakan metode ASTM.

Perlakuan dan rancangan percobaandilaksanakan dengan tahapan pengadaan bahan baku,selanjutnya persiapan bahan baku, Analisa awal padabahan baku (kandungan air bioethanol) kemudiandilanjutkan dengan proses pencampuran (blending),pada akhirnya dilakukan analisa produk.

Berikut Prosedur Percobaan dimulai denganPengadaan Bahan baku berupa Bioetanol didapatkandengan cara membeli dari home industry Bioetanolmelalui toko kimia. Sedangkan bensin didapatkandengan cara membeli dari SPBU Pertamina.selanjutnya Persiapan Bahan Baku Penelitaan inididasarkan pada perbedaan variabel % (persen)volume antara premium dan Bioetanol. Jadi, variabelperbandingan % (persen) volume antara premiumdengan Bioetanol sebanyak enam sampel yaitu: 100%v premium : 0% v Bioetanol, 95% v premium : 5% vBioetanol, 90% v premium : 10 % v Bioetanol, 85% vpremium : 15%v Bioetanol, 80% v premium : 20 % vBioetanol, dan 0% v premium : 100 % v Bioetanol.Adapun variabel tetap yang digunakan adalah volumecampuran premium dan Bioetanol sebesar 1000 ml.Setelah diketahui variabel tetap dan berubahnya, makapersiapan bahan baku meliputi:

a. Persiapan bahan baku berupa premium denganmembaginya dalam beberapa volume yaitu:1000 ml, 950 ml, 900 ml, 850 ml dan 800 ml.

b. Persiapan bahan baku berupa Bioetanol denganmembaginya dalam beberapa volume yaitu: 50ml, 100 ml, 150 ml, 200 ml dan 1000 ml.Analisa Kandungan Air Pada Bioetanol Untuk

tiap tiap sample bahan baku Bioetanol dilakukananalisa awal yaitu kandungan air dari samplebioethanol pada tiap tiap komposisi persen volumecampuran sehingga didapat bahan baku persen volumeBioetanol dengan kadar air yang terkandung yangsesuai untuk blending menjadi biogasohol. Hal inidilakukan agar mengetahui jumlah kandungan airdalam sample (ppm) yang akan mempengaruhi padamesin bermotor seperti knocking dan juga korosofitasmesin.

Proses Pencampuran (Blending) Proses iniberupa mencampurkan premium dan Bioetanol yangtelah dibagi menjadi beberapa volume tadi sehinggamenjadi campuran yang homogen. Berupa enamsampel yaitu:a. Premium 1000 mlb. Premium 950ml dicampur dengan Bioetanol 50ml.c. Premium 900ml dicampur dengan Bioetanol 100

ml.d. Premium 850 ml dicampurdengan Bioetanol150

ml.

NoJenis

Analisa

Hasil BlendingEtanol :premium

6%v : 94%v

SpesifikasiPertamax

BatasMin

BatasMax

1. AngkaOktan

91 - 92

2. Distilasi10%v (oC)50%v (oC)90% v (oC)

4999

178

-77-

70100180

3. RVP (Kpa)at 100oF

62 45 60

4. SpecificGravityat 15oC

0,7476 0,714 0,779


e. Premium 800 ml dicampur dengan Bioetanol 200ml.Bioetanol 1000 ml.

Diagram proses pembuatan Biogasohol daribensin dan Bioetanol ditampilkan pada gambar 1.

Pengadaan Bahan Baku

Persiapan Bahan Baku

Proses Pencampuran (Blending)

Produk

Analisa Produk

Gambar 1. Diagram proses pembuatan biogasoholblending gasoline dan Bioetanol.


Nilai Oktan Rendahnya nilai oktan darikebutuhan angka oktana pada mesin kendaraan dapatmenyebabkan terjadinya ketukan atau detonasi padamesin. Ketukan tersebut memberikan dampak berupabunyi yang menganggu pada mesin dan membuangenergi bahan bakar sehingga pemborosan bahan bakarpada mesin. Terjadinya ketukan dalam waktu yangcukup lama akan menyebabkan piston, katup-katupdan busi terlalu panas (overhead). Hal ini dapatmemperpendek umur mesin. Dari hasil pengujianangka oktan pada blending gasoline – Bioetanol makadiperoleh semakin banyak persen volume Bioetanolyang ditambahkan pada premium maka semakin tinggiangka oktan yang diperoleh, ini dapat dilihat padagambar 2. Hal ini disebabkan nilai oktan Bioetanol itusendiri mencapai 123, maka bila dilakukanpenambahan % vol pada gasoline akan meningkatkannilai oktan bahan bakar tersebut.

Gambar 2. Hasil Pengujian Nilai Oktan padaBlending Gasoline – Bioetanol Secara Eksperimendan Perhitungan Regresi Linear

Pada perhitungan regenerasi linear di dapatpersamaan y = 0.3222x + 89.086. Sebagai ilustrasi

variabel bebas adalah % volume Bioetanol danvariabel terikat adalah nilai oktan. Dengan persamaantersebut dapat dihitung pengaruh penambahan %volume Bioetanol pada gasoline terhadap nilai oktan.Interpretasinya, jika penambahan Bioetanol sebanyak5% volume pada gasoline, maka angka oktan akanmenjadi 90,72. Koefisien korelasi (r) juga telahdihitung dan bernilai r² = 0.9786. Kesimpulanya,korelasi antara variabel bebas dengan variabelterikatnya sangat kuat. Berarti, data yang didapatsecara praktek cukup linear dan % kesalahan tidaklebih dari 1 %.

Berdasarkan spesifikasi yang diketahui, Hasilyang diperoleh pada pengujian angka oktan ini sudahmemenuhi kesetaraan spesifikasi dengan angka oktanpada berbagai spesifikasi MON (motor octanenumber). pada penambahan Bioetanol pada gasolinemulai dari 5% sampai dengan 20% volume.

Distilasi Sifat volalitas bahan bakar diukurdengan distilasi ASTM D-86. Distilasi ASTM D-86merupakan distilasi pada skala laboratoriumPertamina untuk mendapatkan hubungan persenvolume penguapan dengan temperatur.

Gambar 3. Hasil Pengujian Distilasi pada BlendingGasoline – Bioetanol.

Semua hasil temperatur distilasi 10%V yangdiperoleh dari biogasohol sudah mendekati spesifikasibahan bakar yaitu maximum 70oC. kemudian distilasi50%V juga masuk spesifikasi bahan bakar bermotoryaitu minimum 77oC dan maximum 110oC. Sementarauntuk distilasi 90%V semua sample sudah mendekatispesifikasi bahan bakar yaitu maximum 180oC.namun pada end point 5% dan 10% vol masukspesifikasi premium sedangkan 15% dan 20% voltermasuk kedalam spesifikasi pertamax. Dengandemikian distilasi temperatur 10%, 50% dan 90%hasil blending gasoline – Bioetanol dinyatakan baikkarena hanya pada end point yang menyimpang daritemperature distilasi pada spesifikasi bahan bakarbermotor seperti premium hingga pertamax.

Analisa Reid Vapour Pressure (RVP) ASTM D-323Dari hasil pengujian terhadap penambahan volumeBioetanol kedalam gasoline menunjukkan penurunanReid Vapour Pressure (RVP) yaitu semakin banyakpenambahan volume Bioetanol maka tekanan uap reid

Analisa awal bahan baku


semakin menurun. Hal ini disebabkan karena masihadanya kandungan air dalam Bioetanol, sehinggasemakin banyak volume Bioetanol yang dicampurkanmaka jumlah air yang terikut juga akan semakinmeningkat. Alasanya air susah menguap yangmengakibatkan tekanan uap akan semakin rendah.Maka dari itu kandungan air pada bioethanolhendaknya kecil dengan kandungan bioethanol diatas95%.

Dari gambar 4. dapat dilihat hasil pengujianterhadap tekanan uap reid terhadap semua sample dariberbagai perbandingan blending gasoline – Bioetanoluntuk campuran 5% dan 10% vol masuk kedalamspesifikasi bahan bakar bermotor minimum 45 kPadan maximum 60 kPa. Sedangkan 15% dan 20% volterjadi penurunan nilai tekanan uap dimana RVPcampuran tersebut lebih rendah bahkan untukspesifikasi premium.

Gambar 4. Hasil Pengujian Reid Vapor Pressure padaBlending Gasoline – Bioetanol Secara Eksperimen

Analisa Specific Gravity ASTM D-1298 Padahasil pengujian specific gravity untuk blendinggasoline - Bioetanol mengalami kenaikan spesificgravity dimana pada setiap penambahan % volumeBioetanol maka semakin tinggi berat jenisnya. Darigambar 5. dapat dilihat hasil pengujian specificgravity terhadap semua sample dari berbagaiperbandingan blending gasoline – Bioetanolmenunjukkan telah memenuhi kriteria spesifikasibahan bakar untuk minimum 0,714 dan maximum0,779.

Gambar 5. Hasil Pengujian Spesific Gravity padaBlending Gasoline – Bioetanol Secara Eksperimendan Perhitungan Regresi Linear

Pada perhitungan regenerasi linear di dapatpersamaan y = 0.0006x + 0.7374. Sebagai ilustrasivariabel bebas adalah % volume Bioetanol danvariabel terikat adalah specific gravity. Dengan

persamaan tersebut dapat dihitung pengaruhpenambahan % volume Bioetanol pada gasolineterhadap spesific gravity. Interpretasinya, jikapenambahan Bioetanol sebanyak 5% volume padagasoline, maka spesific gravity. akan menjadi 0,7410.Koefisien korelasi (r) bernilai r² = 0.993 yang artinyakorelasi antara variabel nenas dengan variabel terikatberkategori sangat kuat. Berarti, data yang didapatsecara praktek cukup linear dan % error tidak lebihdari 1 %.

Analisa Density ASTM D 1298 Densitymenunjukkan berat jenis suatu senyawa. Dari gambar6. di dapat kesimpulan semakin tinggi berat jenissuatu senyawa semakin sulit untuk mengalamipenguapan. Apabila semakin sulit terjadinyapenguapan maka mesin akan mengalami kesulitanpada start awal.

Gambar 6. Hasil pengujian Density pada BlendingGasoline – Bioetanol Secara Eksperimen danPerhitungan Regresi Linear

Pada perhitungan regenerasi linear di dapatpersamaan y = 0.624x + 737.42. Sebagai ilustrasivariabel bebas adalah % volume Bioetanol danvariabel terikat adalah density. Dengan persamaantersebut dapat dihitung pengaruh penambahan %volume Bioetanol pada gasoline terhadap density.Interpretasinya, jika penambahan Bioetanol sebanyak5% volume pada gasoline, maka density akan menjadi741,0. Korelasi antara variabel bebas terhadapvariabel terikat juga termasuk sangat kuat karenakoefisien korelasi (r) bernilai r² = 0.993. Sepertihalnya specific gravity, semakin banyak penambahanBioetanol semakin tinggi pula density yang diperoleh.Dari semua sample yang di analisa, menunjukkanhasil density yang memenuhi spesifikasi bahan bakarbermotor yaitu antara 715 – 780 Kg/m3.

Analisa Water Content ASTM D-6304Kandungan air di sample semakin meningkat seiringdengan banyaknya penambahan Bioetanol ke dalambiogasoline, ini dapat dilihat pada gambar 7. inidisebabkan karena masih adanya kandungan air dalambioethanol yang dapat menurunkan tekanan uap sertabesarnya % vol kandungan air pada Bioetanol tidakdapat dilakukan pencampuran karena akan berdampakpada korosifitas mesin.


Gambar 7. Hasil Pengujian Water Content padaBlending Gasoline – Bioetanol Secara Eksperimendan Perhitungan Regresi Linear

Pada perhitungan regenerasi linear di dapatpersamaan y = 10910,106x + 70,721. Sebagai ilustrasivariabel bebas adalah % volume Bioetanol danvariabel terikat adalah water content. Walaupun %kesalahan ada yang mencapai 33% tetapi koefisienkorelasi (r) bernilai 0,9957 yang artinya korelasiantara variabel bebas dengan variabel terikat sangatkuat.

Hasil pengujian Korosifitas biogasohol sebagaiberikut:

Tabel 5. Hasil Pengujian Korosifitas pada BlendingGasoline – Bioetanol

Komposisi Blending (% V) CuCorrosion 3

H/ 50oCGasoline Bioetanol

100959088850

05

101215

100

No 1aNo 1aNo 1aNo 1aNo 1aNo 1a

Walaupun kandungan air meningkat di dalamsample seiring dengan penambahan volum Bioetanol.Namun air pada Bioetanol tidak menyebabkan copperstrip mengalami korosi. Ini ditunjukkan dengan hasilanalisa dimana copper strip masih berada pada skalano 1a untuk semua sample.

Hasil pengujian Kandungan Sulfur (Doctor Test)biogasohol sebagai berikut :

Tabel 6. Hasil Pengujian Kandungan Sulfur padaBlending Premium – Bioetanol

Komposisi Blending(% V) Doctor Test

Gasoline Bioetanol100

959085800

05

101520

100

NegatifNegatifNegatifNegatifNegatifNegatif

Metode ini dimaksudkan untuk mengetahuisecara kualitatif adanya merkaptan sulfur dalammogas, kerosene atau yang sejenisnya. Hasil uji inimenunjukkan semua sampel berstatus negatif atautidak mengandung unsur merkaptan sulfur.

KESIMPULAN DAN SARAN

Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah:

1) Biogasohol dengan campuran 5-20 % volumememenuhi spesifikasi bahan bakar sertameningkatkan kualitas bahan bakar dari padapremium.

2) Semakin banyak penambahan % volumeBioetanol pada gasolne maka semakin tinggikenaikan angka oktan. Hal dapat dilihat padakomposisi 5%v Bioetanol pada gasohol dengannilai oktan 90,72 sedangkan pada komposisi20%v Bioetanol pada gasohol didapat nilai oktan95,36.

3) Biogasohol hasil distilasi blending 10% volmenunjukan spesifikasi bahan bakar yang lebihbagus pada distilasi untuk start awal mesinpengaruh pada waktu pemanasan maximum 700C

4) Tekanan Uap Reid sample %vol blendinggasoline – Bioetanol untuk campuran 5% dan10% vol masuk kedalam spesifikasi bahan bakarbermotor minimum 45 kPa dan maximum 60 kPa.

5) Specific gravity terhadap semua sample dariberbagai perbandingan blending gasoline –Bioetanol menunjukkan memenuhi kriteriaspesifikasi bahan bakar untuk minimum 0,714dan maximum 0,779.

6) Density terhadap semua sample dari berbagaiperbandingan blending gasoline – Bioetanolmenunjukkan memenuhi spesifikasi bahan bakarbermotor yaitu antara 715 – 780 Kg/m3

Adapun saran pada penelitian ini adalah:

1) Pada peneltian yang akan datang diharapkandapat mencari alternatif lain yang mungkin dapatmenjadi bahan aditif untuk premium selainBioetanol.

2) Sebaiknya alkohol yang ditambahkan harusmemiliki kadar kemurnian yang tinggi.

3) Sebaiknya analisa produk dilakukan setelahblending dilakukan untuk menghindari terjadinyaperubahan kualitas bahan bakar.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. “Premium”. Diakses pada tanggal 21Maret 2014 dari http://www.wikipedia.org.

Anonim. 2011. “Pertamax”. Diakses pada tanggal 21Maret 2014 dari http://www.wikipedia.org.


B. E. Poling, J. M. Prausnitz, and J. P. O’Connell.2001. “The Properties of Gases and Liquids,5th ed”. McGraw-Hill. New York.

Candi, Alex. 1989. “Penelitian Pengaruh PemakaianCampuran Bahan Bakar Bensin-MethanolTerhadap Prestasi Motor Bensin”. TeknikMesin Universitas Hasanuddin. Makassar.

H. Piarah, Wahyu, dkk. 2011. “Analisis PenggunaanGasohol Dari Limbah Kulit Pisang TerhadapPrestasi Mesin Motor Bakar Bensin”. TeknikMesin Universitas Hasanuddin. Makassar.

Ismail, F. 1998 . “Teknologi Minyak dan Gas Bumi”.Universias Sriwijaya. Palembang

Karolina, T dan Ade, S. 2010. “Pengaruh PenambahanIPA dan MBioetanol Terhadap PremiumUntuk Mencapai Bilangan Oktan yang SetaraPertamax”. Universitas Sriwijaya.Palembang.

Mahayu, D dan Utami,N.M.. 1996. “LaporanPenelitian”. Universitas Sriwijaya.Palembang.

Merina, Fitria dan Yulinah Trihadiningrum. 2011.“Produksi Bioetanol Dari Eceng Gondok(Eichhornia crassipes) dengan Zymomonasmobilis dan Saccharomyces cerevisiae”.Institut Teknologi Sepuluh Nopember.Surabaya.

Wahyu H. Piarah,Zuryati Djafar dkk.2011. AnalisisPenggunaan Gasohol Dari Limbah KulitPisang Terhadap Prestasi Mesin Motor BakarBensin . jurnal ilmiah Teknik Mesin FakultasTeknik Universitas Hasanuddin

Wiratmaja I Gede. 2010. Pengujian KarakteristikFisika Biogasoline Sebagai Bahan BakarAlternatif Pengganti Bensin Murni. JurnalIlmiah Teknik Mesin, Universitas Udayana.Bali

NN. 1986. “Annual Book of ASTM Standard D 86”.American Society For Testing Material.Philadelphia.

NN. 1986. “Annual Book of ASTM Standard D-130”.American Society For Testing Material.Philadelphia.

NN. 1986. “Annual Book of ASTM Standard D-323”.American Society For Testing Material.Philadelphia.

NN. 1986. “Annual Book of ASTM Standard D-1298”. American Society For TestingMaterial. Philadelphia.

NN. 1986. “Annual Book of ASTM Standard D-2699”. American Society For TestingMaterial. Philadelphia.

NN. 1988. “Petunjuk Penggunaan Alat – alatLaboratorium Penelitian danPengembangan”. Pertamina UP III Plaju.Palembang.


POMPA SPIRAL SEBAGAI SALAH SATU ASPEKAPLIKASI ENERGI TERBARUKAN

Darmawi1*, Riman Sipahutar1, Jimmy D Nasution1

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Telah dilakukan serangkaian pengujian dalam skala laboratorium untuk mensimulasi pemanfaatan arussungai atau arus pasang surut guna menaikkan air dari permukaan sungai atau saluran irigasi hingga ketinggian 2-4meter. Didapatkan hasil dimana untuk diameter roda kincir 46 cm dengan coil berupa pipa berdiameter 6,6 mm;panjang total coil 19 meter; jumlah lilitan 16 didapat head tertinggi 4 meter dengan debit 1,1 ml/detik. Untuk rodakincir dengan diameter 46 cm, diameter pipa coil 8,1 mm; panjang total pipa coil 14,3 mater, jumlah lilitan 13didapat head tertinggi 5,68 meter dengan debit rata-rata 0,23 ml/detik.

Kata Kunci: Pompa spiral, pipa coil kecil, skala labratorium, saluran irigasi.

ABSTRACT :A series of test has been carried out in laboratory scale to simulate the river or tidal current utilizationto lift up the water from the river to 2-4 meters above. For the waterwheel of diameter 46 cm with pipe coil 6.6 mm,the length of the coil 19 meters and 16 wounds the higher head was 4 meter and the flow capacity 1.1 ml/sec. For thewaterwheel of diameter 46 cm with pipe coil 8.1 mm, length of coil 14.3 meters and 13 wounds, the higher head was5.68 meters and the flow capacity was 0.23 ml/sec.

Keywords: Spiral pump, small coil pipe diameter, laboratory scale, irrigation canal.

PENDAHULUAN

Hasil penelitianan lapangan yang kami lakukanpada tahun 2012 [1] di wilayah Telang II KabupatenBanyuasin menunjukkan bahwa petani setempatmengalami masalah dalam menyiram tanamanterutama pada musim kemarau dimana curah hujanamat rendah bahkan tiada dan perbedaan tinggipermukaan air dari saluran irigasi ke permukaanlahan persawahan cukup besar berkisar antara 1 – 4meter. Sehingga untuk mengangkat air dari saluranirigasi ke permukaan lahan persawahan ini menjadimasalah.

Salah satu jalan yang telah ditempuh oleh petaniselama ini adalah dengan memanfaatkan pompa yangdigerakkan oleh mesin Diesel. Dengan mesin Dieselini, suplai air dapat berlangsung cepat. Namun disisilain menimbulkan biaya yang cukup besar sehinggamembebani petani. Mesin Diesel menggunakanminyak solar dan suaranya berisik. Mesin ini rata-ratadisewa oleh petani, karena harganya cukup mahaldan penggunaannya terutama hanya pada musimkemarau. Pada musim hujan lahan persawahan cukupbasah tersiram oleh hujan. Dengan sifat pemakaianyang musiman itu, maka petani menyewa.

Persoalannya adalah biaya sewa ini cukup besar,karena pemakaian mesin ini rata-rata berlangsungdua hari sekali sehingga rata-rata biaya sewa mesin

mencapai 1-2 juta rupiah permusim per-hektar .Biayayang besar ini tentu menyulitkan petani karena justruharus dikeluarkan pada musim tanam. Biaya ini akanmengurangi kemampuan petani dan mengurangikeuntungan dari hasil bertani.[4]. Kondisi inidihawatirkan akan mendorong petani mengubahperuntukan lahan milik mereka, dari lahan pertanianmenjadi lahan untuk kegunaan lain, misalnya untukperkebunan, industry dan pemukiman. Pengubahanperuntukan lahan ini amat tidak diharapkan olehpemerintah [2], karena akan berdampak padakurangnya produksi pertanian seperti beras dan sayurmayur yang ditujukan untuk pemenuhan kebutuhanlokal.

Pompa SpiralPompa spiral merupakan sebuah teknologi lama,

sekitar 270 tahun lalu atau tepatnya pada tahun 1746oleh H.A. Wirtz di Zurich, Switzerland. Pompa spiralpertama kali dibuat dan diuji tahun 1746 diWindfarm Museum. Sebuah roda dgn diameter 2meter dengan pipa polyethylene diameter 1 ¼ inch (32 mm) mampu memompa 390 gallon air perhari dgnhead 40 ft (13 meter) pada kecepatan 3 ft/second (1m/detik). Dalam hal tak ada aliran air, pompa inidapat diputar dengan tangan. [3]John Hermann,membuat pompa yang sama dengan double scoop,pompa ini dpt memompa 400 gallon perhari kedalam

Darmawi, et al.

tank yang berada 50ft diatasnya. Pompa ini dibuatdengan dua scoop, masing2 scoop punya 20 coilspada frame.[5]

Pompa spiral ramah lingkungan, hamper bebasperawatan, terbuat dari bahan murah dan mudahdibuat. Pompa spiral amat sederhana dalamkonstruksinya. Hanya yang agak krusial adalah pada‘rotary fitting’ yaitu bagian dari pompa spiral yangmenghubungkan bagian yang bergerak dan bagianyang tidak bergerak. Bagian ini menjadi krusialkarena didalamnya harus mengalir air yangtekanannya cukup tinggi tergantung head pompa,dengan kebocoran atau kebocoran minimal.Sementara bagian lain adalah adalah biasa-biasa sajaseperti kelep satu aliran, alat ukur tekanan.

Pompa spiral yang diputar pada aliran air 1-2meter/detik dapat mencapai ketinggian aliran antara13 – 17 meter dengan debit aliran antara 350 – 400gallon/hari. Hal ini sangat menguntungkan untukditerapkan di Indonesia, khususnya dalam rangkameningkatkan penggunaan energy terbarukan yangbebas bayar karena disediakan oleh alam, memerangiemisi gas rumah kaca ke atmosfir, mengurangiketergantungan pada energy fossil dan menularkanteknologi tepat guna ke masyarakat.

Variabel-variabel dalam perencanaan pompaspiral meliputi: [5]1) Kecepatan aliran air2) Ukuran sudu-sudu3) Jumlah sudu4) Diameter roda kincir atau turbin air5) Diameter dan jumlah coil6) Ketertenggelaman coil7) Diameter pipa inlet8) Tinggi tanki penyimpanan.


Pengujian dalam skala laboratoriumdimaksudkan untuk mendapatkan data awal yangdapat dikembangkan untuk memprediksi kebutuhandesain skala lapangan. Dari pengujian didapatkanhasil-hasil sebagaimana tertuang dalam grafik-grafikberikut:

Gambar 1. Performans Pompa Spiral Dengan WheelDiameter 46 cm dan Diameter Pipa Coil6,6 mm

Data diatas menunjukkan kinerja pompa spiraldengan pipa coil diameter 6,6 mm debit pompa 1,1ml/detik. Efisiensi pompa amat rendah dibandingkandengan pengujian skala lapangan, diperkirakankarena diameter pipa coil yang kecil yaitu 6,6 mm,sedangkan skala lapangan antara 24 mm – 40 mm.Dengan diameter coil yang kecil, air dari scoop tidakmudah masuk kedalam coil. Selain itu koefisiengesekan fluida terhadap pipa menjadi cukup besar,sehingga efisiensi menjadi turun.

Gambar 2. Performans Pompa Spiral Dengan WheelDiameter 46 cm dan diameter Pipa Coil8,1 mm

Performa pompa spiral sebagaimana tertuangpada grafik diatas didapat dengan menggunakan suduyang dapat mengakomodir hampi semua energy yangterdapat dalam aliran air.

0

50

100

150

200

250

300

1 2 3 4

Head(cm)

Debitpompa(ml/menit)Efisiensi (%)

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7

Head (Cm)

Debit(Ml/menit)

Efisiensi (%)

Pompa Spiral Sebagai Salah Satu Aspek Aplikasi Energi Terbarukan

Gambar 3. Luas Permukaan Sudu Minimumdan Kecepatan Aliran Air

Grafik diatas menunjukkan hubungan antaraluas permukaan sudu minimal dengan kecepatanaliran air yang tersedia. Pada luasan tersebut, sududianggap dapat mengakomodir semua energy yangterkandung dalam aliran air.

KESIMPULAN

Penelitian ini menguatkan pendapat-pendapatpeneliti sebelumnya bahwa kecepatan aliran air yangakan menghasilkan kinerja yang baik dari kincirmaupun turbin air adalah 1 m/detik atau lebih besar.Pipa coil yang kecil berdampak pada kesulitan airdari scoop masuk ke coil sehingga pola posisi airdalam coil tidak sebagaimana dilukiskan dalam teori,dimana air tergenang pada bagian bawah setengahdari pipa, sedangkan ada pipa coil yang kecil, airmengisi hampir semua bagian pipa dengan keadaanterputus-putus.

REFERENSI

[1] Darmawi, Pengembangan KemandirianEnergi Pedesaan Berwawasan LingkunganMelalui Rancang Bangun Kincir AirApung Pada Saluran Sekunder DaerahReklamasi Rawa Pasang Surut, Disertasi,Palembang - Indonesia 2013.

[2] Tempo.co, “Konversi lahan Pertanian diIndonesia Mencemaskan”

http://www.tempo.co/read/news/2014/06/11/173584243/Konversi-Lahan-Pertanian-di-Indonesia-Mencemaskan

[3] Peter Tailer (2012),”The Spiral Pump: A highlift, Slow turning Pump”http://lurkertech.com/water/pump/tailer/

[4] Darmawi, et al. (2012) Hambatan dan TantanganPemanfaatan Aliran Air Pada SaluranIrigasi Sekunder Untuk Memompakan Airke Lahan Persawahan Sebagai DukunganBagi Pengelolaan Lahan Sub-Optimal DiDesa Bangun Sari Telang II - KabupatenBanyuasin, Seminar Nasional Perhepi,Palembang 2012.

[5] John Hermans, Spiral Pump-How to make,Cliffon Creek, Victoria.http://www.pssurvival.com/PS/Water_Pumps/Spirals/Spiral_Pumps-How_To_Make_2008.pdf

[6] Kiho S, Shiono M, Suzuki K, 1996, “The PowerGeneration From Tidal Currents by DarrieusTurbine”, WREC Journal, page 1242-1245.

[7] Darmawi,Riman Sipahutar, Jimmy D Nst, ”Laporan penelitian Unggulan Kompetitifpada Lembaga Penelitian UniversitasSriwijaya, 2014.

0

200

400

600

800

1000

1200

1 2 3 4 5 6 7 8

Luas Sudu (cm2)

Kecepatan aliranair (cm/det)

PROSIDING SEMINAR NASIONAL AVOER VI 2014

PENGARUH PENGELASAN DENGAN NYALA API OKSI-ASETILEN

TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PELAT LOGAM

MUNTZ

Fusito, dan D.K.Pratiwi

Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, Palembang

Email : [email protected]

ABSTRAK Perubahan panas secara cepat pada proses pengelasan berimbas pada perubahan sifat mekanik dan struktur mikro pada spesimen las. Pengelasan menggunakan oksi-asetilen merupakan metode pengelasan yang paling banyak digunakan untuk mengelas kuningan alpha-beta (muntz). Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji pengaruh dari nyala api asetilen tersebut terhadap sifat mekanis dan struktur mikro pada pelat logam muntz. Berdasarkan pengujian kekerasan yang dilakukan, kekerasan pelat tanpa perlakuan adalah 78.37 VHN, sedangkan pada spesimen setelah perlakuan, nilai kekerasan meningkat menjadi 82.49 VHN.

Kata Kunci: muntz, oksi-asetilen, pengelasan

ABSTRACT

Rapid thermal changes in the welding process affected to the change of mechanical properties and

microstructure on weld specimens. Oxy-acetylene welding is a welding method that most widely

used for the alpha-beta brass (muntz). This study was conducted to assess the effect of the acetylene

flame to the mechanical and microstructure properties and the limit its use on brass metal plate.

This study was conducted to assess the effect of the acetylene flame to the mechanical and

microstructure properties of welded muntz. Based on the hardness testing, the hardness value of the

spesimens without treatment is 78.37 VHN. While the specimens after treatment, the hardness value

increased to 82.49 VHN. Keyword : muntz, oxy-acetylene, welding,

PENDAHULUAN Teknologi penyambungan pada logam

muntz atau kuningan alpha-beta (paduan 60%Cu - 40%Zn) dan paduan tembaga lainnya dengan metode pengelasan merupakan suatu hal yang perlu diperhatikan. Kuningan merupakan paduan non-ferro yang banyak digunakan dalam dunia industri karena memiliki sifat tahan korosi dan mampu mesin.

Salah satu metode yang digunakan pada penyambungan kuningan adalah pengelasan dengan gas menggunakan oksi-asetilen. Karena tidak memerlukan tenaga listrik, maka las oksi-asetilen banyak dipakai dilapangan walaupun pemakaiannya tidak sebanyak las busur elektroda terbungkus [1].

Asetilen merupakan gas tidak berwarna yang dibentuk dari reaksi karbid (CaC2) dengan air (H2O) dengan reaksi pembentukan gas asetilen sebagai berikut :

CaC2 + 2 H2O → C2H2 + Ca(OH)2 (1) Reaksi kimia untuk perbandingan 1 : 1

asetilen dan okigen dengan adanya kontaminasi udara adalah sebagai berikut [3] :

C2H2 + O2 → 2 CO + H2 + heat (2)

Adapun reaksi kedua yang menghasilkan

karbon dioksida, panas dan air adalah sebagai berikut [3-5] :

2

2 CO + H2 + 1.5 O2 → 2 CO2 + H2O + heat (3)

Reaksi pembentukan gas tersebut menghasilkan nyala bertemperatur tinggi 5589 °F (3087 °C). Temperatur nyala api oksi-asetilen tidak seragam, adapun temperatur tertinggi terdapat pada ujung busur seperti ditunjukan pada gambar 1 dibawah ini :

Gambar 1. Temperatur nyala oksi-asetilen [2]

METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan pada pelat kuningan dengan ketebalan ≤ 6 mm. Pengamplasan dilakukan untuk menghilangkan karat pada permukaan material. Kampuh las yang digunakan adalah berbentuk I.

Sebagai pembanding, pengujian dilakukan pada 2 kondisi yaitu kondisi awal material tanpa perlakuan dan setelah dilakukan pengelasan. Adapun pengujian yang dilakukan adalah Uji keras dan uji metalografi, alat uji yang digunakan untuk uji keras adalah Vickers UKH 2 E dengan beban penekanan 10 kg pada pelat dengan tebal 4 mm dan 30 kg untuk pelat dengan ketebalan 8 mm.

Sedangkan untuk uji metalografi dilakukan pengetsaan terlebih dahulu sebelum dilakukan pengujian menggunakan larutan HNO3 70%, lalu dilakukan analisa menggunakan mikroskop optik Olympus PM 3 dengan pembesaran 200 x. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan pengujian kekerasan yang telah dilakukan, pada pelat muntz tanpa perlakuan memiliki nilai kekerasan rata-rata sebesar 78.37 VHN dan mengalami peningkatan nilai kekerasan pada pelat muntz yang telah dilakukan proses pengelasan menjadi 82.49 VHN. Data grafik pada gambar 2 dan gambar 3 menunjukkan bahwa nilai kekerasan cenderung meningkat pada daerah HAZ dan daerah logam las. Fenomena ini menunjukkan bahwa peningkatan kekerasan di akibatkan

karena adanya paparan panas dari logam pengisi terhadap daerah disekitarnya.

Gambar 2. Grafik hasil uji keras vickers tanpa

perlakuan

Gambar 3. Grafik hasil uji keras vickers setelah

dilakukan pengelasan

Sama halnya dengan pengujian

kekerasan, pengujian metalografi meliputi 3 daerah pengamatan, yaitu pada daerah logam las, daerah HAZ, dan logam induk. Struktur mikro dari ketiga daerah tersebut ditunjukkan pada Gambar 3,4 dan 5.

Gambar 4. Struktur mikro logam induk (pembesaran

200x)

3

Gambar 5. Struktur mikro daerah HAZ (pembesaran

200x)

Gambar 6. Struktur mikro daerah lasan (pembesaran

200x)

Berdasarkan hasil foto mikro, gambar 4 menunjukkan struktur mikro awal dari logam muntz tanpa perlakuan dimana butirnya berbentuk panjang. Terbentuknya butir panjang ini disebabkan proses pengerolan yang dilakukan pada saat pembentukan material. Secara teoritis, struktur mikro dari logam muntz yang terkena paparan panas akan berubah menjadi bulat. Hal ini terlihat pada gambar 5 dimana daerah HAZ memiliki butir yang cenderung bulat dan lebih halus (kondisi eutektoid) dari bentuk butir pada logam induk. Kehalusan butir karena terpengaruh panas pada waktu proses pengelasan sehingga menyebabkan nilai kekerasan meningkat dari pada nilai kekerasan logam induk.

Sedangkan pada daerah lasan (lihat gambar 6) terbentuk basket wave, karena proses pembekuan pada logam kuningan memiliki arah saling bertumpuk. Selain itu bentuk struktur mikro yang tajam dan

menyerupai jarum menunjukkan bahwa nilai kekerasan pada daerah lasan lebih tinggi dibandingkan nilai kekerasan pada logam induk dan logam las. Secara teoritis bagian putih merupakan fasa alfa proeutektoid dan bagian yang agak gelap merupakan fasa beta.

KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian terhadap pelat kuningan alpha-beta (muntz) sebagaimana telah diuraikan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Proses pengelasan dengan nyala api oksi-asetilen memberikan dampak terjadinya peningkatan nilai kekerasan pada daerah HAZ dan daerah logam pengisi.

2. Berdasarkan gambar metalografi, terjadi penghalusan butir pada daerah HAZ dan terdapat basket wave pada daerah logam pengisi karena proses pembekuannya saling menumpuk. Fenomena ini berimbas pada kenaikan nilai kekerasan pasa kedua daerah tersebut.

DAFTAR ACUAN

Cary,H.B. (1989). Modern Welding

Technology (2nd ed.) Pretice Hll, Engle

Wood Cliff, New Jersey.

Edward,R. (1989). Handbook of Welding (4th

ed.) . Practice hall.

Dieter.G.E. (1993). Metalurgi Mekanik (3rd

ed.) . vol 1. Penerbit erlangga, Jakarta.

Advani.S.V.N. (1998). Modern Arc Welding

Technology. Oxford and IBH

Publishing.Co.PVT.LTD, New Delhi.

Sigley.J.E, Mitchelle.L.D. (1984).

Perencanaan Teknik Mesin (4th ed.). vol 1.

Erlangga, Jakarta.


ANALISIS TEGANGAN DAN KEKUATAN PADA TABUNG GAS LPG KAPASITAS 3 KG

Hendri Chandra*, R.Sipahutar, M.YanisJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Indralaya Km. 32, Indralaya, Sumatera SelatanPhone: +62 711 580272, Fax: +62 711 580062


ABSTRAK: Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis dan mengasses dari aspek analisis kerusakan terhadapanalisis tegangan dan kekuatan terhadap tingkat keamanan dari tabung gas LPG dengan kapasitas 3 kg yang merupakanalat yang vital yang digunakan bagi masyarakat luas sebagai bahan bakar konversi dari minyak tanah. Semenjakdiluncurkannya program konversi dari pemerintah yang mulai tahun 2007, penggunaan tabung gas ini paling banyakdigunakan sehingga perlu mendapat perhatian khusus terutama dalam hal kehandalan, kekuatan serta keamanan.Metode yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan mengambil sampel beberapa tabung gas 3 kg, danmelakukan pengujian dan pemeriksaan secara komprehensif baik dilakukan secara laboratorium maupun perhitungansecara analitis Analisis dari aspek kelelahan bahan dan korosi menjadi fokus utama. Dari kajian ini diharapkanmendapatkan kesimpulan yang terinci mengenai sifat mekanis serta kelayakan pakai tabung gas 3 kg. Sehingga darihasil kajian ini dapat memberikan informasi yang jelas mengenai spesifikasi tabung yang aman, dan apakah perludilakukan redesain terhadap tabung gas khususnya yang berkapasitas 3 kg.

Kata Kunci: Stress,analisis, kekuatan, tabung, LPG.

PENDAHULUAN

Penggunaan bahan bakar minyak BBMmenempati urutan pertama dalam kehidupanmasyarakat . itu diprediksi Indonesia akan krisisenergi dan kehabisan energi pada 20 tahun ke depan.Oleh Karena itu pemerintah sudah mulai bergerakmencari energi alternatif dan penggunaan gas sebagaibahan bakar alternatif. Dampak dari keadaan inikenaikan harga BBM mulai terasa dan bahkan hargabahan bakar minyak tanah sangat tinggi.

Program konversi minyak tanah (kerosin) menjadipemakaian gas/LPG sudah dimulai pada tahun 2007(KemenESDM, 2010). Program ini merupakanlangkah pemerintah didalam mengatasi meningkatnyaharga bahan bakar minyak. Tidak kurang dari 50 jutatabung gas LPG lengkap dengan asesoris dan isinyatelah dibagikan kepada masyarakat dalam mendukungprogram ini sesuai dengan standar nasional Indonesia,SNI (Humas KESDM, 2010). Tabung gas yangdigunakan didalam kemasan gas terdiri dari kemasandengan kapasitas 3 kg, 12 kg dan kapasitas besar 50 kg.Tabung gas yang dibagikan kepada masyarakat adalahtabung gas dengan kapasitas 3 kg. Tabung gas ini dapatdibuat secara lokal maupun import. Bahkan disinyaliradanya tabung gas yang ilegal yang tidak sesuaidengan spesifikasi dan stadardisasi nasional Indonesia.Sehingga kemanannya tidak terjamin.

LPG (Liquified Petroleum Gas) dengan merekLPG merupakan gas hasil produksi dari kilang BBMdan kilang gas, yang komponen utamanya adalahpropane (C3H8) dan Butane (C4H10) yang kurang lebih97 % dan sisanya 3% yang merupakan gas pentaneyang dicairkan. Berat jenis LPG lebih berat dari udarayaitu 2,1 kg/m3, sedangkan tekan uap LPG cair di

dalam tabung berkisar antara 5,0 samapai dengan 6,2kg/cm2. (Pertamina,2011).

Semenjak bergulirnya program pemerintah dalamhal konversi minyak tanah ke gas yang dimulai padatahun 2007, spontan masyarakat menengah kebawahmenggunakan LPG sebagai bahan bakar penggantiminyak tanah yang harganya relatif mahal. KemasanLPG dikemas dalam tabung gas bertekanan dengankapasitas 3 kg, 12 kg dan bahkan 50 kg. NamunPemerintah membagikan tabung gas dengan kapasitas3 kg yang dapat digunakan di rumah tangga, karenaukuran yang relatif kecil dan harganya relatif lebihmurah. Namun program ini tidak berjalan mulus danmenuai dampak negatif yang cukup merasahkanmasyarakat pengguna yaitu seringnya mengalamikegagalan berupa meledaknya tabung gas tersebut,sehingga tidak jarang menelan korban jiwa baik yangmeninggal maupun yang luka hingga terjadi kebakaranyang dapat memusnakan apa saja yang ada disekelilingnya. Sehingga akhirnya kerugian banyaknyawa maupun harta tak dapat dielakan.

Gas LPG berbeda dengan minyak tanah dalam haltekanan dan kemampuan nyalanya dengan memilikisifat yang rentan terbakar. Tekanan yang berkerjanyapun relatif tinggi sehingga membutuhkan rancangbangun yang sesuai dengan kodisi operasi. Namun olehkarena seringnya mengalami ledakan maka perlu dikajiulang kelayakan tersebut baik dari segi pemilihanbahan tabung, konstruksi tabung. Kajian dalam halproduksi tabung perlu dilakukan seperti prosespembuatan tabung apakah sesuai dengan spesifikasiseperti bahan yang digunakan, proses produksi yangdikenakan seperti teknologi las, serta pemeriksaan baiksecara mikro maupun makro. Demikian juga kekuatandan ketangguhan tabung.

H. Chandra, et al.

Winarto dan J Wahyudi (2011), melakukanpengkajian terhadap bahan baku lembaran baja sebagaibahan tabung gas 3kg baik terhadap produksi lokalmaupun import apakah sesuai dengan spesifikasi yangdiinginkan. Namun dalam penelitian ini baru sebatasbahan bakunya dan belum diteliti secara menyeluruhdampak dari tekanan terhadap kekuatan bahan baiksecara analitis maupun numeris serta serta analisisterhadap proses-proses mekanis yang dilakukan sepertiproses penyambungan dengan las apakah sudah sesuaidengan standar operasi prosedur (SOP) yang benar.Oleh karena itu disiplin ilmu analisis kerusakan danmekanika retakan didalam teknik mesin perludiaplikasikan didalam pemecahan masalah ini sehinggadidapat kesimpulan dan rekomendasi yang cermatdidalam rekayasa dan rancang bangun tabung gas yangbertekanan.

Kegagalan dan kerusakan berupa meledaknyatabung gas bukanlah bertekanan seperti pipa,kompresor bukanlah hal yang pertama kali terjadi,namun sudah sering terjadi, mulai komponen kecilhingga besar. Kegagalan berupa meledaknyakompresor, tabung gas, kondensor hingga kilang-kilang minyak sudah sering terjadi. Namunkesemuanya ini akan berdampak negatif berupakerugian, dan lebih dari itu tidak jarang mengancamkeselamatan jiwa/ operator. Beberapa kasus kerusakankomponen mesin sudah sering dipecahkan dalamrangka mencari solusi dan rekondasi yang dibutuhkanagar supaya kerusakan yang sama dengan modus yangsama tidak terulang kembali. Chandra, H et-al (1999)menganalisis kerusakan pipa bawah tanah yang terjadiantata Betung dan Rambutan. Pipa bekerja padatekanan dan temperatur elevasi sehingga terjadikebocoran dan gas yang keluar terbakar, sehinggamenggangu keamanan sekitarnya. Hasil penelitianlaboratorium menunjukkan bahwa kerusakan pipadisebabkan oleh terjadinya pergeseran tanah yangmenyebabkan terjadinya pembebanan yang berlebihpada pipa, sehingga terjadil kebocoran dan kerugianyang tidak sedikit. Pada tahun 2006 terjadi kasuskegagalan Tube Heat Exchanger 3A-115-C di PabrikAmonia, (Chandra, H. Jurnal Rekayasa Mesin Vol 6No.2 2006). Dari kasus-kasus di atas menunjukkanbahwa komponen-komponen tabung yang bertekanansudah sering terjadi, tidak hanya tabung gas LPG saja.Kerusakan komponen mesin dan konstruksi secaraumum dapat terjadi pada semua kontruksi tidak hanyapada industri abung dan pipa tetapi dapat terjadi padasemua aspek teknik seperti komponen mesin,komponen transportasi baik darat, laut, maupun udara.Kerusakan dan kegagalan sesungguhnya pasti terjadikarena tidak ada sesuatu yang kekal, namun di dalamdunia teknik kegagalan dan kerusakan bisa terjadi danberalasan apabila kegagalan terjadi pada suatu umuryang direncanakan (life time). Pada kenyataannyadilapangan kerusakan dan kegagalan dapat saja terjadisebelum waktu yang direncanakan atau dikenal denganistilah kerusakan ”prematur” artinya kerusakan yangsebenarnya belum waktunya terjadi. Kerusakan seperti

ini dapat disebabkan oleh banyak faktor sepertikesalahan F.A. Heiser, 1974). Modus dari kerusakandapat saja terajdi oleh karena ketidak sempurnaandidalam proses pengelasan dan penyambungan, cacat-cacat material yang dipicu oleh proses yang kurangbaik seperti proses produksinya yang kurang baik,korosi, aus , fatigue, creep ataupun overload aataudeformasi plastis.

Beberapa kasus kerusakan berupa meledak danbocornya tabung maupun pipa gas seperti kasus yangpernah diteliti pada kasus kegagalan air cooledexchangers compressor Ajax DPC 600 di SKG XPrabumulih Barat (Chandra, H et al,1999). Kerusakanberupa meledaknya salah satu header yangmenyebabkan pecah sehingga mengakibatkan kerugianbagi perusahaan. Kegagalan tersebut bisa merenggutkeselamatan jiwa bila mengenai orang/operatordisekitarnya.

Kasus bocornya pipa gas pada daerah antaraBetung dan Rambutan Prabumulih barat juga pernahditeliti penyebab dari kerusakan (Chandra,H et al,2001). Kerusakan berupa bocornya pipa gas padabeberapa titik sepanjang Betung dan Rambutansehingga menyebabkan kerugian yang tidak sedikitbagi perusahaan. Penyebab utama kerusakan ini adalahakibat pergeseran beban tanah yang membebani pipa(soil movement).

Berkaitan dengan sering terjadinya kerusakantabung gas 3 kg , dapat diberikan suatu hipotesa bahwakerusakan berkaitan dengan karakteristik materialtabung, proses produksi yang terjadi selama pembuatantabung, Perhitungan beban dan kekuatan tabungmengingat tabung beroperasi pada tekanan yang relatiftinggi. Karakteristik material dalam perancangantabung gas sangat perlu diperhatikan karena apabilaterjadi kesalahan didalam pemilihan bahan akanmengalami kegagagalan sebelum waktunya (ASMmetals handbook vol 1, 1984). Pemilihan jenis materialsebaiknya disesuaikan dengan kondisi operasi yangterjadi seperti temperatur operasi, tekanan operasi,lingkungan apakah bersifat korosif atau tidak, sertakondisi-kondisi operasi yang lain seperti adanya bebenfatigue, korosi, gesekan, getaran dan lain-lain. Prosesproduksi yang dialami pada tabung gas 3 kg adalahproses pembentukan logam, proses penyambungandengan las, proses pelapisan dan pengecatan. Khususpeoses pengelasan yang dialami haruslah memenuhiprosedur pengelasan yang benar sesuai denganspesifikasi dan standardisasi yang distandarkan olehAWS (American Welding Procedure). Jika tidak sesuaidengan AWS, maka dimungkin akan terjadi kerusakansebelum umur pakai alat. Hal ini perlu diperiksa dandianalisis secara komprehensif. Salah satu faktor yangtidak kalah pentingnya perlu diperhatikan adalahketangguhan dan kekuatan material tabung gas 3 kg didalam menahan beban berupa tekanan operasi.Tekanan yang bekerja di dalam tabung lebih tinggi daritekanan atmosfir agar supaya terjadi aliran gas daridalam tabung keluar agar supaya terjadi prosespembakaran. Tekanan gas dalam tabung akan

Analisis Tegangan dan Kekuatan Pada Tabung Gas LPG Kapasitas 3 Kg

memberikan desakan secara hidrostatik ke dindingtabung. Dari kondsi ini perlu diperhitungkan secaracermat baik analitis maupun numeris agar supaya dapatdiketahui hubungan antara tekanan gas dankarakteristik bahan. Tekanan yang bekerja sebaiknyalebih kecil dari tekanan yang diizinkan pada materialtabung, dalam hal ini bahan tabung adalah lembaranbaja. Jika tekanan yang bekerja melebihi dari teganganizin material, maka akan terjadi deformasi atauperubahan bantuk yang plastis yang dapat memicuterjadinya ledakan pada tabung gas. Jadi kondisitegangan yang terjadi sebaiknya masih dalam kondisitegangan elastis. Disamping kondisi-kondisi di atas hallain yang juga perlu diperhatikan adalah apakahterjadinya gesekan, getaran dan kondisi lingkunganseperti temperatur, keasaman lingkungan yangkesemuanya dapat memberikan kontribusi didalampenurunan performa tabung gas.

METODE PENELITIAN

Penelitian dilakukan mengikuti alur penelitiansebagai berikut :

SurveiDalam survei dilakukan kunjungan kelapangan ke

beberapa tempat dimana distributor LPG berada di kotaPalembang. Produksi tabung gas LPG untuk kapasitas3 kg sesuai dengan Standardisasi Nasional Indonesia(SNI).

(a) (b)

(c)

Gambar1. Tabung gas LPG 3 kg (a,b), bagian

sambungan las (c)

Secara visual terlihat bahwa penurunan kualitastabung sudah mulai tampak dengan terkelupasnyabagian tabung terutama pada daerah sambungan lasantara tabung bawah dan tabung atas. Serangan korosijuga sudah mulai tampak terutama juga pada daerahsekitar lasan(sambungan), dimana dalampembuatannya tabung dibentuk dari tabung atas danbawah melalui proses pembentukan yang kemudiandisambung dengan menggunakan las. Kelayakanproses las serta kekuatannya perlu dikaji untukmendapatkan keamanan dalam penggunaannya.

Bahan dan spesifikasi

Komposisi kimia hasil pengujian sifat fisik dalamhal ini komposisi kimia tabung gas LPG untuk standarbahan SNI 07-3018-2006 atau JIS G 3116-2000 SG295 terdapat unsur-unsur seperti ditunjukkan padaTabel 1 berikut :

C 0,191Si 0,0341

Mn 0,893P 0,0145S 0,0038Cr 0,0219Ni 0,0123Al 0,0306Cu 0,0122Co 0,0078

Tabel 1. Komposisi kimia material tabung LPG 3kg (%berat)

Dari hasil pengujian di atas dapat dikatakanbahwa jenis bahan tabung gas LPG adalah baja karbonpaduan rendah dengan komposisi karbon sebesar 0,191%. Dengan adanya unsur tambahan diluar karbon yangcukup signifikan menyebabkan seolah-olah persenkarbon yang dinyatakan dengan karbon equivalen.Sehingga kekuatan dan kererasan tabung menjadi lebihmeningkat dengan adanya unsur-unsur lain sepertichrom, nikel dan-lain-lain yang masing-masingmemberikan pengaruh dalam unjuk kerja tabung gas.

Sifat mekanikHasil pengujian tarik bahan tabung gas LPG 3 kg

ditunjukan pada Tabel 2.

Tabel 2. Hasil uji tarik bahanBahan σy (kg/mm

2) σu (kg/mm

2) ε (%)

JIS G 3116 SG295-2000

59 66 8,8

Kondisi operasiProduksi tabung gas LPG 3kg dibuat pada tahun

2010 sesuai dengan pelat nama yang ditunjukan padaGambar 2 berikut :

H. Chandra, et al.

Gambar 2. Spesifikasi tabung gas 3 kg

Spesifikasi tabung diproduksi PERTAMINAWC (water capacity) : 7,30 literTW (tube weight) : 5,00 kgTP (test pressure) : 31 kg/cm2

Produksi : 11- 2010

Proses Pembuatan

Gambar 3. Proses pembuatan tabung

Dari aspek proses pembuatan dengan melaluiproses pembentukan logam berupa deep drawing yangdiikuti proses pengelasan/ penyambungan, maka adakecendrungan lemahnya tabung pada daerahsambungan, dimana pada daerah sambungan terdapatdaerah yang terpengaruh panas yang dapatmelemahkan logam.

PEMBAHASAN

Dari peroses pembuatannya tabung gas melaluisuatu proses pembentukan pelat dengan membentuktabung atas dan bawah melalui proses deep drawingdimana pelat dengan ukuran tertentu dibentuk menjaditabung, kemudian disambung dengan proses las keduatabung atas dan bawah. Sambungan las ini dilakukandengan proses las busur listrik.

Tekanan yang bekerja didalam tabung adalahtekanan hidrostatik sebesar 31 kg/cm2 yang merupakantekanan bolak balik, dimana tabung akan silih bergantitekanannya ketika tabung berisi tekanan dan ketikatabung kosong. Hal ini dapat menyebabkan tabungmengalami kelelahan bahan/fatigue. Lebih berbahayalagi tabung mengalami korosi daerah sambungan yangdapat menyebabkan kebocoran pada daerah sambunganlas. Daerah las merupakan daerah lemah dimanadaerah ini merupakan daerah terpengeruh panas ketikaproses penyambungan dilakukan. Pada lanjutanpenelitian perlu kiranya dicermati sejauh manakontribusi korosi didalam penurunan unjuk kerjadengan mengestimasi serangan korosi pertahunnya.Hal ini dapat menurunkan ketahanan lelah bahan.Pengamatan terhadap pelat tabung pada daerahsambungan las perlu mendapat perhatian khususterhadap fatigue korosi dapat membahayakan tabungterhadap kebocoran dan bahkan bisa mengancampeledakan.

Lama pemakaian mulai bulan sebelas 2010 hinggasekarang hampir mendekati pemakain selama empattahun, dalam hal ini perlu dikaji laju penurunankekuatan yang diakibatkan oleh serangan korosi padadarah las. Pelat tabung yang terkorosi perlu dilakukankembali pengujian tarik untuk mengetahui seberapapenurunan kekuatan selama emat tahun ini, sehinggadiketahui penurunan kekuatan baik yield stregthmaupun kuat tarik pertahunnya.

Tegangan yang bekerja pada dinding pipa terdiriari tegangan longitudinal dan tegangan hoop yangdapat merupakan tegangan gabungan sehinggamerupakan tegangan superposisi.

σ = PD/2t (1)

dimana P : tekananD : Diameter : 260 mmt : tebal : 2,2 mm

σ = ( 3,0 x 280)/(2x2,2x100)= 1,8 kg/mm2

Dari hasil perhitunga akan tegangan tersebutmasih menunjukan kondisi yang aman karna masihdalam kondisi tegangan elatis jauh di bawah kekuatanluluh bahan Namun perlu diperhatikan bahwategangan yang bekerja adalah tegangan bolak balikyang cendrung menyebabkan kegagalan fatigue/yangsangat membahayakan. Terlebih lagi bila dipercepatdengan serangan korosi merata pada dinding tabung.Tegangan yang bekerja tidak boleh menyamaikekuatan lelah bahan. Kekuatan lelah bahan akan jugamenurun seiring dengan penuruanan kualiatas tabung.Oleh karena itu kajian analitis dalam perhitungantegangan perlu dilakukan berikutnya, serta pengujianketahanan lelah bahan yang terekspose korosi perludilakukan. Sehingga komparasi dari hasil keduanyaperlu dilakukan. Sehingga penurunan kekuatannyadapat diketahui.

Analisis Tegangan dan Kekuatan Pada Tabung Gas LPG Kapasitas 3 Kg

Kajian secara menyeluruh secara komprehensifperlu dilakukan untuk dapat mengestimasi sisa umurpakai tabung dalam kondisi aman.


KesimpulanHasil sementara dari penelitian menunjukkan

bahwa untuk tabung LPG kapasitas 3 kg yangdiproduksi mulai tahun 2010 mulai menunjukkanpenurunan kualiats berupa terkelupasnya pelindungbagian luar terutama pada daerah sekitar sambunganlas. Demikian juga serangan korosi pada daerah lassudah mulai terjadi yang juga dapat menurunkan unjukkerja tabung.

SaranAgar supaya life time tabung lebih terjaga maka

disarankan untuk penggunaan tabung pada daerah kerjayang kering untuk menghindari korosi yang dapatmenurunkan umur pakai tabung. Produsen tabunguntuk secara berkala melakukan pemeriksaan baiksecara kualitatif dan kuantitif jangan samapai terjadikerusakan yang tidak diinginkan.

REFERENCES

Chandra,H., DK Pratiwi. (2001). Analisis KerusakanPipa Bawah Tanah PT Pertamina di DaerahBetung- Rambutan Sumatera Selatan.

Chandra,H., DK Pratiwi. (1999). Analisis KerusakanAir Cooled Condensor LNG AJAX, PTPERTAMINA Prabumulih barat.

Chandra,H. H.Basri.,H. Alian.,J. Nasution. 2007. AuditTeknis Stacker dan Shiploader PT. Batubara BukitAsam

Chandra,H., M. Siswosuwarno., 1993.Analisakegagalan feed tube centrifuge Stainless Steel 316L. Thesis. ITB bandung.

Chandra,H., Afrizal., 2006., Kasus kegagalan TubeHeat Exchanger 3A-115-C di Pabrik Amonia. PTPusri Palembang.

Chandra,H. 2007., analisis kegagalan poros pompavakum pabrik Gula PT Cinta manis OganKomring Ilir.


ANALISA EKSPERIMENTAL PENGARUH JARAK DUASILINDER BULAT TERHADAP TEKANAN DALAM ALIRAN UDARA

Kaprawi1, Andi Hidayat2

1,2Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Univeritas SriwijayaJalan Raya Palembang-Prabumulih Km 32, Inderalaya 30662


ABSTRAK: Dalam alat penukar kalor, selinder yang digunakan sebagai tube penghantar panas berbentukbulat Susunan selinder menentukan penurunan tekanan aliran masuk dan keluar alat penukar panas. Padastudi ini diberikan pengaruh jarak dua selinder yang disusun sejajar dan aliran menabraknya secaraa tegaklurus selinder terhadap tekanan dan koefisien dragnya. Penelitian ini dilakukan didalam sebuah windtunnel dengan aliran udara laminer. Tekanan statik pada permukaan selinder yang saling berdekatandengan selinder lainnya diukur dan memberikan koefisien drag tekanan. Hasil menunjukkan bahwatekanan berpengaruh besar dalam jarak antar dua selinder lebih kecil dari satu kali dari diameternya. Jaraklebih besar dari satu kali diameternya sudah sangat kecil pengaruhnya terhadap koefisien drag. Pada jaraksekitar yang dekat sekali terjadi kenaikan koefisien drag dan akan mengecil pada jarak sama dengan nol.

PENDAHULUAN

Salah satu bagian yang di pelajari dalam ilmuMekanika Fluida adalah aliran melalui benda yangterendam fluida. Benda-benda yang dikelilingiseluruhnya oleh fluida dalam alirannya disebut aliranluar. Aliran-aliran yang melewati sebuah silindermemiliki medan-medan aliran yang lebih sederhanadibandingkan aliran yang melewati sebuah bentukyang kompleks seperti pesawat terbang. Meskipundemikian benda yang bentuknya paling sederhanasekalipun menghasilkan aliran-aliran yang kompleks.Untuk benda tersebut, karakteristik alirannya sangattergantung pada berbagai parameter seperti ukuran,kecepatan dan sifat fluida. Aplikasi aliran sekelilingselinder banyak ditemui pada alat penukar kalor.Dalam alat ini, penurunan tekanan aliran setelahkeluar melalui pipa dalam penukar kalor menjadipenting untu ditinjau oleh karena penurunan tekananberarti ada hubungannya dengan energi fluida keluar.Energi yang tinggi dapat diartikan dengan tekananstatis yang tinggi dan sebaliknya.

Perkembangan bentuk selinder dari alat penukarkalor dan kondisi telah dikembangkan dan dipelajari.Kerugian tekanan aliran menabrak sebuah selinderbentuk benjol telah diberikan oleh Nouri et al. [1].Mereka memberikan secara eksperimental bahwapenurunan tekanan adalah kecil dibandingkan denganselinder bulat. Minter [2] mempelajari secaranumerik pengaruh jarak dua selinder terhadapperpindahan panasnya yang mana untuk jarak kurangdari 1,2 dari diameter selinder memberikanperpindahan panas yang lebih besar, namun dalamstudi ini tidak diberikan pengaruhnya terhadap

penurunan tekanan aliran. Pengaruh jarak antara duaselinder bulat sebesar 1,5 dari diameternya terhadapkoefisien drag diberikan secara numerik oleh JaeeuiCho et al. [3]. Untuk hal ini, koefisien drag samabesarnya dengan selinder tunggal. Penurunan tekananuntuk dua selinder bulat yang disusun secara segarisarah aliran menunjukkan penurunan yang kecil padaselinder yang terletak didepan sedangkan selinderyang terletak dibelakang selinder lainnya tekanannyasangat berpengaruh [4,8,9]. Ertan Buyruk [5] telahmemberikan studi eksperimental pengaruh blockageyaitu pengaruh jarah dinding aliran terhadap diameterselinder yang disusun secara segaris tegak lurusdengan aliran. Hasil memberika pengaruh blockagetersebut terhadap distribusi koefisien tekanansekeliling selinder. Pengaruh tekanan terhadap angkaReynolds aliran naik secara linier, seperti hal ini yangtelah diberikan oleh Monalisa et al. [6]. Hal yangsama dilakukan oleh Shrish et al. [7] yangmemberikan distribusi koefisien tekanan sekelilingselinder tunggal fungsi dari angka Reynolds.

Pada alat penukar kalor, ada beberapa jenissusunan pipa yang pada dasarnya ada dua jenis yaituin-line dan staggered.

(a) (b)Gambar 1. Susunan pipa pada Alat penukar kalor (a)tipe in-line (b) tipe staggered.

UoUo

Kaprawi, et al.

Penurunan tekanan antara aliran masuk dankeluar ditentukan oleh beberapa faktor dintaranyaadalah kerapatan atau jarak antar pipa tersebut dankedua kondisi susunannya. Sebagaimana biasanyadistribusi tekanan statisk pada dinding selinderditunjukkan dengan koefisien tekanan yang diberiknoleh hubungan berikut :

AU

ppC

o

osp

2

2

1

(1)

Dimana :DP : Beda tekanan pada selinder dengantekanan jauh dari selinder (ps – po)Uo : Kecepatan aliran jauh dari dinding (m/s)ρ : Densitas aliran (kg/m3)A : Luas permukaan selinder (m2)

Koefisien drag merupaakan suatu koefisientahanan terhadap aliran dari suatu objek benda dandiberikan sebaagaai berikut :

AU

DC

o

D2

2

1

(2)

D : Gaya drag yang dinyatakan oleh hubunganberikut :

2

0

.cos. dApD (Gambar 2)

Gambar 2. Gaya pada dinding selinder.

Berdasarkan studi pustaka yang telah diuraikandiatas maka dalam studi ini penulis memberikanpengaruh jarak antara dua selinder yang disusun satubaris dan aliran menabraknya secara melintang atautegak lurus dengan selinder tersebut. Hal inidiberikan oleh karena belum ada penulis yangmemberikan hal tersebut. Dari hasil ini akan terlihat

posisi selinder yang baik agar kerugian tekanan aliranyang relatif kecil. Studi dilakukan secaraeksperimental didalam sebuah terowongan angin.

METODE DAN HASIL PENELITIAN

Penelitian dilakukan secara eksperimental

didalam suatu terowongan angin. Dua pipa selinder

bulat terbuat dari PVC memanjang dipasang secara

horizontal didalam seksi uji ukuran 40 x 40 cm2.

Panjang dua pipa dan diameter luar pipa masing-

masing 400 mm dan 60 mm dipasang dalam posisi

sejajar (Gambar 3). Salah satu pipa tersebut dapat

digerakkan agar dapat mengatur jarak dinding luar

dari kedua pipa. Sedangkan salah satu pipa dipasang

tetap posisinya dan pada permukaan pipa ini diukur

tekanan statiknya. Pengukuran ini hanya dilakukan

pada sebagian dinding saja dari sudut θ = 0o – 180o

(Gbr 2) karena dengan asumsi bahwa permukaaan

yang saling berhadapan yang akan saling

mempengaruhi tekanannya.

Gambar 3. Selinder di dalam Wind Tunnel

Permukaan pipa dilubangi dengan diameter 1mm dan disambungkan dengan selang berukuran 8mm ke digital manometer. Pengukuran tekanandilakukan dengan LCD Differential Digitalmanometer HT 1890 dengan presisi dengan tingkatkesalahan ± 0.3% yang mengukur perbedaan duatekanan yang mana satu tekanan dihubungkan denganpipa dan satu lagi dengan tekanan jauh dari pipa padadinding seksi uji. Udara dalam terowongan angindigerakkan oleh fan yang dapat diatur putarannya dankecepatan udara dalam seksi uji diukur dengan

θ

dAUo

Analisa Eksperimental Pengaruh Jarak Dua Silinder Bulat Terhadap Tekanan Dalam Aliran Udara

3

Anemometer digital presisi 3%. Kecepatan angindalam seksi uji dapat diatur 0 – 40 m/s. Jarak keduapipa atau selinder uji ditentukan untuk jarak 0 mm, 2mm, 5 mm dan seterusnya. Setiap kali jarak tertentudiukur kecepatan angin dalam terowongan,temperatur udara dalam seksi uji dan tekanansekeliling permukaan selinder ( 0 s.d π). Padapengujian ini kecepatan udara pada rata-rata 11.43m/s.


Koefisien tekanan dan koefisien drag dihitungdengan rumus (1) dan (2). Hasil perhitunganditunjukkan oleh Gbr. 4 yang memberikan nilaikoefisien tekanan untuk beberapa jarak L/D sertasudut θ = 0 – 180o. Dari profil koefisien tekanantersebut dapat dilihat bahwa untuk θ = 0o (daerahstagnasi) semua nilai koefisien adalah mendekati satukecuali untuk L/D = 0. Hal ini menunjukkan bahwapengaruh jarak selinder disekitar titik ini tidak ada,akan tetapi mulai sudut θ > 15o mulai terlihatperubahan tekanan sampai ke titik θ = 180o. Tekananmaksimum terjadi pada daerah dekat dengan daerahstagnasi dan tekanan ini lebih besar dari tekananaliran jauh dari selinder oleh karena terjadimomentum yang maksimum dan terjadi perubahanarah kecepatan secra tiba-tiba. Tekanan mulai turunseiring dengan kenaikan sudut θ.. Hal ini disebabkanoleh kenaikan kecepatan dan di setelah daerah sekitarθ > 80o tekanan cendrung berfluktuasi pada suatunilai. Untuk L/D = 0, tekanan pada daerah stagnasilebih kecil dan tekanan ini praktis sama sampai sudutsekitar 80o dan setelah itu turun secara tiba-tiba dankonstan. Penurunan secara tiba-tiba ini disebabkanoleh karena daerah tersebut sudah berada dibelakangselinder yang mana udara tidak mengalir. Hal yangsama daerah didepan yang mana tekanan konstankarena tidak ada aliran. Untuk L/D tidak samadengan nol, semakin dekat jarak kedua selindersemakin tinggi tekanan didepan selinder (θ > 0o) dansemakin turun pada daerah sekitar dibelakangselinder (θ > 90o). Dari Gbr terlihat bahwa tekananterbesar di daerah depan selinder adalah untuk L/D =0.083 dan tekanan terkecil dibelakang selinder terjadiuntuk L/D = 0.17.

Gambar 4. Profil Koefisien tekanan

Pengaruh jarak antar selinder terhadap koefisiendrag tekanan diberikan oleh Gambar 5 dibawah.Besar kecilnya koefisien drag tekanan menunjukkanbesar kecil tahanan aliran atau energi aliran fluidasemakin besar koefisien ini dari suatu objek aliranberarti mengukuran energi aliran fluida tersebutsehingga penurunan tekanan aliran besar. Pada jarakL/D = 0, maka tidak ada aliran yang melintas diantaradua selinder tersebut sehingga koefisien tekanandidepan selinder dan di belakang selinder konstanyang berubah secara drastis (Gbr. 4) dan nilainyasekitar 50% lebih besar dari tekanan jauh dariselinder yang mana hal ini berbeda bila ada alirandiantara dua selinder yang besarnya lebih besar lagidari angka ini. Dengan demikian maka koefisien dragnaik dan mencapai maksimum pada sekitar jarak L?D= 0.17 yang kemudian turun seiring denganbertambahnya jarak. Penurunan ini menuju kekoefisien drag selinder tunggal atau jarak sangat jauh.Perlu dicata bahwa dalam penelitian ini angkaReynolds masihh dalam batas aliran laminer yangmana nilai angka Reynolds dalam penelitian iniadalah Re = 1006. Pengaruh jarak antar selinderyang terbaik dengan melihat koefisien drag tekananadalh sekitar satu kali dari diameternya karena mulaidari dari titik ini koefisien drag sudah mengalamipenurunan yang kecil dibandi dengan jarak lebihkecil dari satu kali diameternya.

-4,0

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

0 30 60 90 120 150 180

L/D = 0

L/D = ∞(Tunggal)L/D= 0.083

CP

θ(˚)θ(o)

Kaprawi, et al.

Gambar 5. Pengaruh Jarak terhadap Koefisien dragtekanan

KESIMPULAN

Dalam studi yang telah dilakukan diatas yangmemberikan pengaruh jarak antara dua selinder bulatyang berdiameter sama terhadap kerugian tekanandalam aliran udara dan dari uraian diatas dapatlahdisimpulkan bahwa untruk jarak tidak sama dengannol maka daerah sekitar titik stagnasi tidak adapengaruh secara lokal terhadap tekanannya, tetapiketika jark menjauhinya maka penagaruh tekananlokal mulai terjadi yang besar kecilnya tergantungdari jaraknya. Selain itu studi ini memberikan bahwajarak yang terbaik antar pipa adalah satu kalidiameternya.Dalam jarak kurang dari dari satu kalidiameternya maka maka koefisien drag tekananbesar.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Nouri-Borujerdi A., Arash M. Lavasani, PressureLoss and Heat Transfer Characterization of aCam-Shaped Cylinder at DifferentOrientations, Journal of Heat Transfer,DECEMBER 2008, Vol. 130 / 124503.

[2]. Minter Cheng, Fluid Flow And Heat TransferAround Two Circular Cylinders In Side-By-Side Arrangement, Proceedings of HT-FED042004 ASME Heat Transfer/Fluids Engineering

Summer Conference July 11-15, 2004,Charlotte, North Carolina USA.

[3]. Jaeeui Cho and Changmin Son, A numericalstudy of the fluid flow and heat transfer arounda single row of tubes in a channel usingimmerse boundary method, Journal ofMechanical Science and Technology 22 (2008)1808~1820.

[4]. Sharman B., F. S. Lien; L. Davidson3 and C.Norberg4 Numerical predictions of lowReynolds Number _Ows Over Two TandemCircular Cylinders, International Journal ForNumerical Methods In Fluids Int. J. Numer.Meth. Fluids 2005; 47:423–447.

[5]. Ertan Buyruk ,Heat Transfer and Flow StructuresAround Circular Cylinders in Cross-Flow, Tr. J.of Engineering and Environmental Science23,1999.

[6]. Monalisa Mallick and A.Kumar, Study on DragCoefficient for the Flow Past a Cylinder,International Journal of Civil EngineeringResearch Volume 5 , Number 4 (2014), pp.301-306.

[7]. Shrish Chandra Duve, Mahendra KumarAgrawal, An Experimental Study of PressureCofficient and Flow Using Sub Sonic WindTunnel The Case of A Circular CylinderInternational Journal of Emerging Technologyand Advanced Engineering, Volume 4, Issue 2,February 2014.

[8]. Lucas Teixeira da Silveira, Luiz AntonioAlcântara Pereira, Miguel Hiroo Hirata, TheEffects of Interference Between Two CircularCylinders Arranged In Tandem by VortexMethod, 18th International Congress ofMechanical Engineering , Proceedings ofCOBEM 2005, November 6-11, 2005, OuroPreto, MG

[9]. Triyogi Yuwono, Wawan Aries Widodo1, HeruMirmanto1, and Fahmi Fahreza, Plane WallEffect of Flow around Two Circular Cylindersin Tandem Arrangement, The Journal forTechnology and Science, Vol. 22, No. 1,February 2011

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

CDP

L/D

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources ( AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014 di Kota Palembang, Indonesia

ANALISIS PERPINDAHAN KALOR PADA COOLING FANDENGAN TUBE BERISI ES TANPA FIN DAN DENGAN FIN

Marwani1*, Aad Zilasa2

1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Palembang2 Mahasiswa Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Proses pendinginan evaporative sangat ramah terhadap lingkungan karena tidak menggunakan bahanyang merusak lapisan ozon atau menimbulkan efek pemanasan global. Bagian utama dari peralatan evaporativecooler selain fan adalah tube. Pengujian dilakukan untuk mengetahui penurunan temperatur bola kering udara (Tdb),temperatur bola basah (Twb), penurunan kandungan uap air di udara (w) dan besarnya perpindahan kalor (Q).Variabel yang diukur selama pengujian adalah temperatur udara bola basah (Twb) dan temperatur udara bola kering(Tdb) pada masukan dan keluaran, temperatur pipa, serta kecepatan aliran udara. Pengujian dilakukan denganvariasi kecepatan udara yang diberikan serta penambahan fin pada tube. Dalam hal ini kecepatan udara untukkecepatan rendah dan kecepatan tinggi, serta tube tanpa fin dan tube dengan fin. Hasil penelitian ini menunjukkanbahwa besarnya perpindahan kalor terbesar terjadi pada kecepatan tinggi dengan fin yaitu sebesar 0.05 kJ/s kuranglebih selama 9 menit. Penurunan kandungan uap air terbesar terjadi pada pengujian kecepatan tinggi tanpa fin yaitusebesar 11,43 %. Penurunan temperatur sebesar 2oC kurang lebih selama 10 menit untuk tube yang menggunakanfin baik untuk kecepatan rendah maupun kecepatan tinggi.

Kata Kunci : Perpindahan kalor, tube, fin, pendingin

ABSTRACT: Evaporative cooling process is very friendly to the environment because it does not use ingredientsthat damage the ozone layer or cause global warming effects. The main part of the equipment other than evaporativecooler fan is a tube. Tests conducted to determine the decrease in air dry bulb temperature ( Tdb ) , the wet-bulbtemperature ( Twb ) , a decrease in air moisture content ( w ) and the magnitude of the heat transfer ( Q ) . Variablesmeasured during the test is the wet-bulb air temperature ( Twb ) and air dry bulb temperature ( Tdb ) at the input andoutput , pipe temperature , and air velocity . Testing is done with a given air speed variation as well as the additionof fins on the tube. In this case the air speed to low speed and high speed, as well as the tube without fin and tubewith fins.The results of this study showed that the greatest amount of heat transfer occurs at high speed with fins isequal to 0.05 kJ/s for about 9 minutes . The decrease in moisture content occurred at high speed testing without finsis equal to 11.43 % . The decrease in temperature of 2 ° C for about 10 minutes to use a fin tube for both low speedand high speed.

Keywords: heat transfer , tubes , fin , cooling

PENDAHULUAN

Sistem Penyegaran udara adalah suatu prosespengkondisian udara untuk mendapatkan temperaturdan kelembaban udara ruangan yang diinginkan. Selainitu, penyegaran udara juga mengatur aliran udara dankebersihan dari udara ruangan tersebut (Arismunandar,1980)

Hampir semua rumah tinggal memiliki kipasangin, yang fungsinya hanya sebatas mengalirkanudara tanpa dapat menurunkan suhu udara tersebut.Untuk meningkatkan daya guna dari kipas angin agardapat berfungsi juga mendinginkan udara perludilakukan modifikasi, yaitu menjadikannya kipaspendingin (cooling fan). Modifikasi dapat dilakukandengan meletakkan berkas tube berisi es/air dingin dibagian depan kipas angin, sehingga aliran udara yangdihembuskan kipas akan menyentuh permukaan pipayang menjadikan suhu dan kelembaban udara dapat

menurun. Penurunan suhu dan kelembaban udara initerjadi karena adanya perpindahan kalor konveksi darimassa aliran udara yang dihembuskan kipas kepermukaan pipa yang bersuhu lebih rendah.

Keberhasilan penurunan suhu dan kelembabanudara pada sistem kipas pendingin ini sangattergantung pada laju perpindahan kalor konveksi antaraaliran massa udara dan permukaan dingin pipa.Besarnya laju perpindahan kalor konveksi dapatditentukan berdasarkan hukum Newton untukpendinginan berikut ini:

Q= h A (T∞ - Ts) ...................................................[1]

Dimana besarnya laju perpindahan kalor, Qditentukan oleh luas permukaan bidang perpindahankalor, A; beda suhu fluida dan suhu permukaan, (T∞ -Ts) dan koefisien perpindahan kalor konveksi, h, yang

Marwani, et al.

merupakan fungsi dari sifat-sifat fluida, aliran fluidaserta bentuk dan dimensi dari bidang permukaan.

Secara eksperimental laju perpindahan kalorkonveksi dapat ditentukan dengan mengukur suhufluida masuk/ keluar sistem untuk mengetahui entalpifluida dan kecepatan aliran massa fluida, yaitu denganpersamaan berikut:

Q = ṁ ( hin -hout)..............................................[2]

Untuk mengetahui seberapa besar efekpendinginan udara dari kipas pendingin ini telahdilakukan kajian eksperimental dengan variabel uji,kecepatan putaran kipas dan tipe berkas tubependingin.

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metodaeksperimental yaitu dengan membuat perangkat uji/prototipe kipas pendingin. Pengujian dilakukan denganvariabel uji kecepatan putaran kipas dan tipe berkastube yaitu tanpa fin dan dengan fin. Parameter yangdiukur adalah suhu bola basah dan kering udara masukdan keluar sistem, suhu pipa pendingin dan kecepatanaliran udara keluar sistem; dimana semua pameterdiukur pada setiap selang waktu tertentu.

Perangkat uji terdiri dari bagian utama yaitusebuah kipas angin aksial sumbu vertikal dengan dayamotor penggerak 25 W dan berkas pipa (tube)aluminium ⅗ inch yang berisi es yang ditambahkandidepan kipas angin. Skematik perangkat uji sepertipada gambar 1.

Gambar 1. Skematik Perangkat Uji

Berkas pipa terbuat dari pipa aluminium diameter5/8 inch, panjang 7 cm, jumlah 8 buah yang dipasangsecara horizontal dengan jarak antara sumbu pipa 2 cmpada saluran udara berpenampang 6,5 cm x 16,5 cm.Untuk berkas pipa dengan fin; fin pipa berbentukpersegi empat ukuran 4,25 cm x 16 cm, terbuat daripelat aluminium sebanyak 4 buah yang dipasangvertikal dengan jarak antara fin 13 mm.

Gambar 2. Berkas Pipa Pendingin

Pengambilan data uji dilakukan dengan prosedurpengujian berikut ini:1. Persiapkan perangkat uji dan alat ukur.2. Tentukan kecepatan kipas angin.3. Tempatkan berkas pipa pendingin yang berisi es

tanpa fin/ dengan fin didepan kipas.4. Ukur suhu awal udara dan permukaan pipa

pendingin.5. Hidupkan kipas angin bersamaan dengan

penghitung waktu stopwatch. Ukur suhu udaramasuk dan keluar sistem (Tdb,in, Twb,in) dan (Tdb out,Twb out); suhu permukaan pipa pendingin (Tp) dankecepatan aliran udara keluar sistem (Vu out).

6. Pengambilan data dilakukan pada selang waktusetiap satu menit sampai tercapai suhu udaramasuk dan keluar sistem sama.

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Analisa dan grafik hasil perhitungan.Data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel-tabel

berikut ini.

Tabel 1. Data Low Speed (2,83 m/s) tube tanpa Fin

t(min)

Tin (oC) Tout (oC) Tp(oC)Tdb Twb Tdb Twb

1 28 25.5 27.5 23.5 5.902 28 25.5 27.5 23.5 12.28

Analisis Perpindahan Kalor Pada Cooling Fan

3 28 25 27.5 23 13.004 28 25 27.5 23 13.055 28 25 27.5 23 14.456 28 25 27.5 23 15.707 28 25 27.5 23 18.158 28 25 27.5 23 21.259 28 25 27.5 23 23.55

10 28 25 27.5 23.5 25.0511 28 25 27.5 23.5 25.9512 28 25 27.5 24 26.6813 28 25 27.5 24.5 27.2014 28 25 28 25 27.80

Tabel 2. Data High Speed (3,4 m/s) tanpa Fin

t(min)


1 27 24.5 26.5 22.5 4.902 27 24 26.5 22 9.903 27 24 26.5 22 11.754 27 24 26.5 22 13.685 27 24 26.5 22 15.356 27 24 26.5 22 17.607 27 24 26.5 22 21.238 27 24 26.5 22 23.189 27 24 26.5 22.5 24.50

10 27 24 27 23 25.4811 27 24 27 23.5 26.1312 27 24 27 24 26.60

Tabel 3. Data Low Speed (2,83 m/s) tube dengan Fin

t(min)


1 27.5 25 25.5 24 18.882 27.5 25 25.5 24 19.633 27.5 25 25.5 23.5 20.544 27.5 25 26 23.5 20.885 27.5 25 26 23.5 21.756 27.5 25 26 23.5 22.787 27.5 25 26 23.5 23.558 27.5 25 26.5 23.5 24.859 27.5 25 27 24 25.5510 27.5 25 27 24.5 26.6511 27.5 25 27.5 25 27.40

Tabel 4. Data High Speed (3,4 m/s) dengan Fin

t(min)


1 26.5 24 24.5 23 16.302 26.5 24 24.5 23 18.803 26.5 24 24.5 22.5 20.384 26.5 24 25 22.5 21.455 26.5 24 25 22.5 21.836 26.5 24 25.5 22.5 22.487 26.5 24 26 22.5 22.958 26.5 24 26 23.5 25.809 26.5 24 26.5 24 26.40

Dalam perhitungan menggunakan ρ udara sebesar1,174 kg/m3 ,luas penampang A= 57.24 cm2 dan panasjenis Cp= 1,005 J/kg K. Setelah dilakukan perhitungan,maka didapat grafik-grafik berikut ini.

Gambar 3. Grafik perpindahan kalor terhadap waktuantara tube tanpa fin dan dengan fin pada low speed

Gambar 4. Grafik perpindahan kalor terhadap waktuantara tube tanpa fin dan dengan fin pada high speed

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Q(k

J/s)

t (menit)

low speed tanpa fin low speed dengan fin

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Q (k

J/s )

t ( menit )

high speed tanpa fin high speed dengan fin

Marwani, et al.

Gambar 5. Grafik perpindahan kalor terhadap waktupada tube tanpa fin antara low speed dengan high speed

Gambar 6. Grafik perpindahan kalor terhadap waktupada tube dengan fin antara low speed dengan highspeed .

PembahasanPerpindahan kalor yang terjadi pada tube yang

menggunakan fin lebih besar dibandingkan dengantube yang tidak menggunakan fin. Ini terjadi karenabeda temperatur Tdb in dan Tdb out lebih besar pada tubedengan fin dibandingkan dengan tube tanpa fin.Hal inijuga terjadi pada low speed dan pada high speed untuktube dengan fin dan tanpa fin. Pada low speed denganfin perpindahan kalor maksimum sebesar 0,04 kJ/sselama 11 menit, sedangkan pada high speed denganfin perpindahan kalor sebesar maksimum sebesar 0,05kJ/s selama 9 menit. Dari hasil yang didapat terjadipenurunan temperatur sebesar 20 C baik untuk lowspeed maupun high speed pada tube dengan fin. Daridiagram psikrometrik didapat hasil pengujian ini

terjadi penurunan kelembaban udara untuk setiappengujian, baik untuk tube tanpa fin maupun tubedengan fin untuk low speed dan high speed. Penurunankelembaban udara yang paling besar terjadi padapengujian high speed tanpa fin yaitu sebesar 11,43 %.

KESIMPULAN

1. Perpindahan kalor yang terbesar terjadi padapengujian High Speed dengan Fin, yaitu sebesar0.05 kJ/s.

2. Penurunan kelembaban relatif terbesar terjadi padapengujian High Speed Tanpa Fin, yaitu sebesar11.43 %.

3. Terjadi penurunan temperatur 2oC lebih kurangselama 10 menit untuk tube yang menggunakan finbaik low maupun high speed.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, Wiranto. 1980. Penyegaran udara, PT.Paradnya Paramita, Jakarta.

Chengel, Yunus A. 2007. Heat Transfer, McGraw-Hill,New York.

Holman,J.P, 1997. Heat Transfer, Eigth Edition,McGraw-Hill Companies, United State OfAmerica.

K. Manohar, Biodegradable Thermal Insulation forIce-Coolers, International Journal of ModernEngineering Research (IJMER). Vol.1, Issue2,pp-559-563 ISSN: 2249-6645

K. Manohar and G. S. Kochhar, 2011. Experimentalinvestigation of the influence of air conduction onheat transfer across fibrous materials, Journal ofMechanical Engineering Research, 3(9), 319-324.

Lee JM, Warren MP and Mason SM. 1978. Effect ofice on nerve conduction velocity, Physiotherapy64 (1), 2-6.

Tabrani. 2012. Skripsi Pengaruh Perubahan PengaturanSuhu dan Kecepatan Fan Evaporator terhadapPerformansi Alat Penyegar Udara, Inderalaya.

http://klikbebas.blogspot.com/2012/01/membuat-ac-sendiri-cukup-100-rb.html [20/9/2013 10:37AM]

http://www.lintas.me/article/kokeykhia.blogspot.com/ini-gan-kreatif-banget-kipas-angin-menjadi-ac-air-conditioner [ 20/9/2013 10:45 AM ]

http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20Pendinginan/bab9.php [22/2/2014 11:39AM]

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0,014

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415

Q (k

J/s)

t (menit)

low speed tanpa fin high speed tanpa fin

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q (k

J/s)

t ( menit )

low speed dengan fin high speed dengan fin


STUDI PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN ELEKTROLIT KOH, VOLTASEELEKTROLISA DAN MEDAN ELEKTROMAGNETIK, SERTA RASIO CPO/KATALISZEOLIT ALAM YANG DIAKTIFKAN TERHADAP KONVERSI TRIGLISERIDA CPO

MENJADI BIOGASOLIN

Nina Haryani1

1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 Indralaya, Ogan Ilir, Sumatera Selatan, 30662


ABSTRAK: Pemanfaatan CPO sebagai salah satu sumber minyak nabati yang dapat dijadikan bahan bakar alternatifmerupakan salah satu solusi agar tidak tergantung pada penggunaan bahan bakar fosil. Namun penggunaan CPO secaralangsung sebagai bahan bakar menimbulkan permasalahan dalam pemakaian dikarenakan karakteristik yang dimiliki. Olehkarena itu dengan proses konversi diharapkan menghasilkan bahan bakar yang setara dengan bahan bakar hasil fraksinasiminyak bumi. Dalam penelitian ini digunakan larutan KOH dengan konsentrasinya 20% dan 40% untuk reaksi hidrolisayang disertai reaksi elektrolisa. Dilanjutkan dengan proses perengkahan pada temperatur 200oC dengan variasi ratio CPO :katalis zeolit alam yang diaktifkan yakni 3 : 1, 4 : 1, dan 5 : 1 juga efek medan elektromagnetik. Dari hasil analisa diperoleh% rendemen top produk tertinggi sebesar 5,08 % dan % rendemen bottom produk sebesar 95.26% pada rasio CPO :katalis = 3 : 1.

Kata Kunci: Minyak Sawit Mentah, Larutan KOH, Hidrolisa, Elektrolisa, Cracking, Zeolit alam

ABSTRACT: Utilization of CPO as one of vegetable oil source which can be converted to be alternative fuel is one ofsolution to solve dependence of fossil fuel. However, utilization of CPO directly as fuel cause problem in utilization. It’scaused by CPO’s unstable characteristic. Because of that, by using conversion process, it can produce fuel which has equalcharacteristic of crude oil fractionation. In this research was used KOH solution with concentration 20% and 40% forHidrolysis reaction followed by electrolysis reaction. Continued with cracking process at 200oC by variation CPO ratio :Zeolite active, 3 : 1, 4 : 1 and 5 :1, and effect of electromagnetic field. And obtain highest content of top product 5,08 % andhighest content bottom product 95,62 %at catalyst ratio 3 : 1.

Keywords: Crude Palm Oil, KOH Solution, Hydrolysis, Electrolysis, Cracking, Natural Zeolit

PENDAHULUAN

Energi mempunyai peranan penting dalampencapaian tujuan sosial, ekonomi dan lingkunganuntuk pembangunan berkelanjutan serta merupakanpendukung bagi kegiatan ekonomi nasional. Oleh karenaitu, diperlukan ketersediaan (supply) energi yang cukupdan terjangkau mengingat bahwa penggunaan energi diIndonesia meningkat pesat sejalan dengan pertambahanjumlah penduduk dan pertumbuhan ekonomi yangterus berlangsung.

Namun pada kenyataannya dengan kondisidemikian timbullah satu masalah ketika cadangansumber energi konvensional semakin terbatas dan suatusaat akan habis dimana kita ketahui bahwa energi initidak dapat diperbaharui (non renewable) dan tidak

berkelanjutan (unsustanaible). Setelah terjadinya krisisenergi yang mencapai puncak pada dekade 1970,disadari bahwa cadangan energi dari minyak bumisebagai salah satu tulang punggung produksi energiterus menurun.

Dengan kondisi kebutuhan energi yang terustumbuh sementara disisi yang lain minyak dan gas tidakakan dapat mempertahankan andil mereka dalammemasok begitu jauh dimasa depan, belum lagi hargaminyak yang ikut terimbas naik memunculkan kesadaranbahwa selama ini bangsa Indonesia sangat tergantungpada sumber energi tak terbarukan dan dalammenghadapi kehidupan di masa depan yang tidak lagitergantung kepada pemanfaatan energi fosil, maka salahsatu solusinya adalah mencari energi alternatif yangdapat diperbaharui (renewable)

N. Haryani

Sumber energi alternatif terbarukan yangmenarik untuk dikembangkan saat ini adalah sumberenergi dari minyak nabati, mengingat ketersediaannyayang begitu melimpah dan harganya terjangkau. Salahsatu jenis minyak nabati yang telah menunjukkan hasil,baik sebagai pengganti maupun sebagai bahanpencampur solar adalah kelapa sawit atau dikenalsebagai crude palm oil (CPO).

Dari beberapa penelitian yang pernah dilakukanbaik berbahan baku menggunakan CPO ataupun minyaknabati jenis lain, sebagian besar penelitian tersebutterfokus pada pembuatan biodiesel, sedangkan untukpembuatan biogasolin ataupun biokerosin masih sedikitsekali dilakukan khususnya yang berbahan bakumenggunakan CPO. Walaupun demikian, selamapenelitian mengenai pembuatan biodiesel inilah justruditemukan adanya terbentuk biogasolin maupunbiokerosin sebagaimana yang pernah diteliti oleh Changdan Wan sejak tahun 1947 melalui proses pirolisa sabunminyak nabati. Kemudian oleh Alenear dkk (1983)dilakukan pirolisa dari minyak safflower menggunakanpyrolysis chamber dan electric furnace. Dengan peralatanyang sama, diikuti pula oleh Schwab dkk (1988)menggunakan minyak nabati yang berbeda yaitu kedelai.Pada tahun 1990, Florentino C. Sumera dan SalmaSadain membuat bahan bakar diesel dari minyak kelapamenggunakan Electrolytic Cell dengan proses elektrolisaKolbe. Billaud dkk (1995) juga melakukan pirolisa dariminyak Lobak (rapeseed) untuk memperoleh suatucampuran metil ester dalam suatu reaktor tubular padatemperatur antara 550 hingga 850°C. Peralatan yangmereka gunakan cukup mahal, namun produk yangdihasilkan secara kimia menyerupai bahan bakar dieseldan bensin (gasoline) yang diturunkan dari minyak bumi.Studi mengenai pirolisa dari buah Macauba pernahdilakukan di Brazil oleh I.C.P Fortes dan P.J Baugh(1999) dengan menggunakan peralatan Girdel Pyrolyser75-Py-I yang dilengkapi unit kontrol gas dan listrik.Temperatur operasi berkisar 700 – 1000 oC. Penelitilainnya yakni Tan Yee Leng, Abdul Rahman, danSubhash Bhatia (1999) yang berasal dari Malaysiamempelajari proses konversi minyak kelapa sawitmenjadi bahan bakar dan senyawa kimia lainnya yangdilewatkan pada katalis HZSM-5 dalam reaktor fixed-bed dengan temperatur operasinya berkisar antara 360oChingga 420oC dengan hasil menunjukkan 40 – 70%berat minyak sawit dapat dikonversikan menjadibeberapa senyawa aromatik dan hidrokarbon sepertibensin, diesel dan kerosin.

Penelitian-penelitian yang disebutkan diatasmeskipun telah berhasil membuat biofuel baik biodiesel,biogasolin ataupun biokerosin yang berasal dari minyaknabati dengan variabel penelitian seperti temperatur, kuatarus listrik, dan waktu reaksi, akan tetapi penelitian –penelitian ini masih banyak menghadapi berbagai

kendala dilihat dari aspek teknis maupun ekonomisnyaseperti tingginya temperatur reaksi, waktu reaksi yangcukup lama, dan harga peralatan yang mahal. Tentu sajahal ini menjadi tantangan dalam dunia keilmuan untukmemperbaiki dan mengembangkan penelitian lebihlanjut.

Dengan meninjau latar belakang mengenai kondisienergi pada saat ini, maka dapat dirumuskan suatupermasalahan penelitian yaitu untuk memperoleh bahanbakar alternatif yang karakteristiknya hampir samadengan senyawa-senyawa pada minyak bumi (setaradengan bensin) ada beberapa kendala yang dihadapiterutama temperatur operasi yang tinggi dan waktu reaksiyang cukup lama sehingga memerlukan konsumsi energiyang tinggi pula selama proses berlangsung. Selain itu,peralatan yang digunakan masih dianggap tidak ekonomisdalam perhitungan biaya produksi. Hal tersebutmenyebabkan harga biofuel belum mampu bersaingdengan minyak bumi. Dengan demikian dapat dilihatpermasalahan terpenting adalah bagaimana mendapatkansuatu rancangan teknologi proses untuk mentransformasitrigliserida CPO menjadi biogasolin yang setara denganbiogasoline hasil fraksinasi minyak bumi.

Untuk menjawab permasalahan yang ada makapenelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruhkonsentrasi larutan elektrolit KOH, voltase, dan ratioCPO/ katalis zeolit alam yang diaktifkan dengan kondisioperasi yang rendah sehingga diperoleh biogasoline yangsetara dengan gasoline fraksinasi minyak bumi.

Diharapkan dari penelitian ini, dapat menghasilkansuatu bahan bakar alternatif dalam hal pengaruh iniadalah biogasolin dengan konsumsi panas yang rendahsehingga dapat mengurangi biaya operasional. Selain itujuga, diharapkan penelitian ini dapat dijadikan substansidasar dalam pengembangan proses di masa yang akandatang.


Pada penelitian yang akan dilakukan, gunamenyelesaikan permasalahan yang ada maka akan lebihmudah terpecahkan apabila ditunjang suatu sistematikalangkah pemikiran dan dituangkan dalam suatu konsepdesain penelitian berdasarkan science dan teknologisesuai dengan tujuan dan manfaat penelitian. Konsepinilah yang mempermudah peneliti dan menjadikerangka acuan selama penelitian, diantaranya terdiridari:1. Penentuan variabel-variabel penelitian2. Rancangan teknologi proses3. Metode Analisa Hasil

Variabel yang ditelitiVariabel Kualitatif- Konsentrasi Larutan KOH- Waktu Reaksi (t)

Studi Pengaruh Konsentrasi Larutan Elektrolit KOH Voltase Elektrolisa dan Medan Elektromagnetik, serta Rasio CPO/Katalis ZeolitAlam yang Diaktifkan Terhadap Konversi Trigliserida CPO Menjadi Biogasolin

- Temperatur (T)- Voltase (V)

Variabel Kuantitatif- Rasio CPO dengan zeolit

Deskripsi rancangan teknologi proses

Proses Teknologi Penelitian ini dilakukan denganmenggunakan dua buah reaktor sebagai alat utama prosesyaitu reaktor CSTR (Continous Stirrer Tank Reactor)sebagai reaktor pertama (R-01) dan thermal catalyticcracking reactor (Fixed Bed Reactor) sebagai reaktorkedua (R-02) sebagaimana terlihat pada skemaperalatan. Proses yang berlangsung pada dua reaktor iniberbeda yakni pada reaktor pertama berlangsung proseshidrolisa dan dekarboksilasi yang disertai dengan reaksielektrolisa, sementara pada reaktor kedua berlangsungproses thermal catalytic cracking dengan medanelektromagnet didalamnya. Peralatan juga dihubungkandengan control panel sehingga mudah diatur dandikontrol

Dalam melakukan penelitian proses transformasitrigliserida CPO menjadi biogasolin dilakukan persiapan– persiapan sebagai berikut : Pengenceran KOHdilakukan untuk konsentrasi bervariasi yakni 20 % dan 40%. Selanjutnya penimbangan katalis zeolit alam yangdiaktifkan. Dalam hal ini disesuaikan dengan ratio CPOterhadap katalis yakni 3 : 1, 4 : 1 dan 5 : 1.

Pada reaktor pertama, CPO yang telah mengalamipreheating lebih dulu akan dicampurkan dengan larutanelektrolit KOH untuk proses hidrolisa yang lebih dikenaldengan sebutan “saponifikasi” dan mengalami prosesdekarboksilasi. Kedua proses ini diringi dengan proseselektrolisa dimana dalam reaktor telah dipasang dua buahelektroda untuk proses elektrolisa yaitu elektroda perak(Ag) dan tembaga (Cu) yang diaktifkan kerjanyamelalui pengaturan potensial elektroda mulai dari 4, 5,6, 7, 8, dan 9 volt melalui AC/DC converter. Listrik darisumber arus (PLN) dihidupkan, arus listrik akan masukke amperemeter dan voltmeter sebagai indikator adanyaarus dan tegangan. Lalu kontrol panel termowheeldihubungkan dengan termocouple dan heater 2dihidupkan sampai pemanasan mencapai temperaturyang diinginkan yaitu 60oC. Sementara itu, motorpengaduk juga dinyalakan sehingga dengan adanyapengadukan maka akan terjadi overflow liquid ke tankipenampung yang ada pada reaktor pertama. Tankipenampungan dipasang penyaring kawat kasa untukmenyaring gliserin agar tidak terikut masuk dalam tankipenampungan.

Garam asam lemak ( potassium salt of fatty acid)hasil dari reaksi saponifikasi selanjutnya didekarboksilasidan dielektrolisa sehingga menghasilkan alkana rantaipanjang yang direngkah nantinya di reaktor keduamenggunakan katalis zeolit alam yang diaktifkan.

Proses perengkahan alkana rantai panjangberlangsung pada temperatur 200oC menggunakan kataliszeolit alam yang diaktifkan. Reaktor ini dipasang medanelektromagnet yang dialiri arus listrik dengan variasivoltase 5, 10, 15 dan 20 volt. Variasi voltase ini akanmenjadi variabel untuk diteliti bagaimana pengaruhnyaterhadap yield produk. Waktu yang dibutuhkan dalamproses perengkahan adalah 2 jam.

Gas yang dihasilkan pada top reaktor akandikondensasi menggunakan kondensor untuk mengubahfase gas menjadi liquid. Liquid ini merupakan top produkreaktor kedua. Sedangkan liquid dari bawah reaktormerupakan bottom produknya. Kedua produk inimerupakan produk akhir yang diambil sebagai hasilpenelitian dan akan dianalisa bagaimana karakteristikyang dimiliki kemudian dibandingkan dengankarakteristik bensin. Diharapkan produk memilikikesamaan bahkan lebih unggul dibandingkan dengankarakteristik bensin hasil fraksinasi minyak bumi .

Gambar 1. Bagan Alur Proses Konversi CPO menjadiBiogasolin

Gambar 2. Skema Peralatan Proses KonversiTrigliserida CPO menjadi Biogasolin

CPO

Preheating

CPO

KOH GliserinHidrolisa Dandekarboksilasi

TrigliserudaCPOCatalytic Cracking

Purifikasi

Biogasolin Analisa

BottomProduk

TopProduk

vv1

2

3

45

6

9

8

7

R-01

R-02

N. Haryani

Matriks Penelitian

Tabel 1. Matriks Penelitian Proses Hidrolisadan Dekarboksilasi

Reaktor 1

Run Suhu

(T)

KonsentrasiKOH(%)

VoltaseElektrolisis

(V)

Hasil

1234

50oC 20%

6789

ABCD

5678

50oC 40%6789

EFGH

Tabel 2. Matriks Penelitian Thermal CatalyticCracking

Reaktor 2Run Suhu

(T)Ratio

CPO : Katalis(Berdasarkan

volume)

VoltaseElektrolisis

(V)

Hasil

1234

200oC 5 : 1

5101520

ABCD

5678

200oC 4 : 15

101520

EFGH

9101112

200oC 3 : 15

101520

IJKL

Metode Analisa Hasil

Karakteristik bahan bakar minyak yang akan dipakaipada suatu penggunaan tertentu, untuk mesin atauperalatan lainnya perlu diketahui terlebih dahulu, denganmaksud agar hasil pembakaran tercapai secara optimal.Analisa sampel produk dilakukan di LaboratoriumLitBang PT Pertamina UP III. Parameter yang akandianalisa adalah sebagai berikut :

1. Specific gravity padat 20oC2. Viskositas kinematik 40oC3. oAPI4. Angka Oktan5. Faktor karakteristik (K Factor)6. Gross Heating Value7. Net Heating Value


Pada penelitian konversi trigliserida CPO menjadibiogasolin dipelajari pengaruh variabel yang meliputikonsentrasi larutan elektrolit KOH, voltase elektrolisadan kuat medan elektromagnetik serta ratio CPO/katalis

zeolit alam aktif selama proses perengkahan yangdalam hal ini divariasikan yakni 5 : 1, 4 :1, dan 3 : 1dengan temperatur operasinya 200oC.

Produk hasil konversi trigliserida CPO menjadibiogasolin ini memiliki potensi yang cukup besar untukdijadikan bahan bakar minyak yang setara dengan gasolinhasil fraksinasi minyak bumi. Dari analisa produk terlihatbahwa sifat – sifat fisika dan kimia diantara keduanyahampir sama.

Analisa KualitatifBerdasarkan pengamatan terhadap fenomena hasil

percobaan dari reaktor pertama dengan proses hidrolisadan dekarboksilasi diperoleh :1) Warna produk reaktor pertama kuning kemerah-

merahan lebih dominan dibandingkan warna CPOmurni.

2) Produk reaktor 1 ketika dicampurkan dengan bensindan metanol, tampak bercampur rata tanpamembentuk lapisan sehingga disimpulkan bahwahasil produk reaktor satu sudah termasuk senyawahidrokarbon.

3) Uji coba pembakaran terhadap media yang diberiproduk menunjukkan nyala api yang kuningkemerah-merahan dengan api menyambar mediasedikit lama karena produk termasuk senyawaalkana rantai panjang sehingga akan terbakar setelahmengalami preheating terlebih dahulu.

Sementara fenomena hasil percobaan di reaktor duadengan proses perengkahan termal menggunakan kataliszeolit aktif menunjukkan :1) Bau gas saat tutup reaktor dibuka sangat menyengat

dan membuat mata pedih. Hal ini menunjukkanbahwa gas-gas tersebut merupakan senyawa alkanarantai pendek seperti metana (CH4), etana (C2H4) danseterusnya.

2) Warna top produk hasil kondensasi yang merupakanbiogasolin adalah coklat muda jernih dan bottomproduknya berwarna coklat tua kehitaman.

3) Bottom produk yang ditempatkan dalam botol dandiamati dalam beberapa hari, ternyata menunjukkanadanya dua lapisan yang terbentuk dimana lapisanbawah sedikit mengental bahkan sebagian membeku,sementara lapisan atasnya tetap cair. Hal inimenunjukkan bahwa bottom produk masihmengandung alkana rantai panjang.

4) Pada saat uji coba pembakaran top produk, apinyacepat sekali menyambar media dimana nyala apikuning kebiru-biruan tanpa menimbulkan jelagahitam.


Analisa Pengaruh Voltase terhadap % RendemenProduk Reaktor 1 dengan Konsentrasi LarutanElektrolit KOH 20 % dan 40 %

6768697071727374757677

5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5

Voltase (V)

% R

en

de

me

n

Konsentrasi KOH 20% Konsentrasi KOH 40%

Gambar 3. Grafik pengaruh voltase terhadap %rendemen Produk Reaktor 1 dengankonsentrasi KOH 20 % dan 40 %.

Pada grafik diatas terlihat bahwa % rendemenproduk reaktor 1 dengan konsentrasi KOH 20 % lebihbesar daripada konsentrasi KOH 40 %, dimana nilaiterbesar diperoleh pada voltase 6 volt. Sedangkan untukkonsentrasi KOH 40% dengan variasi voltase yangdiberikan, memperlihatkan % rendemen yang cenderungmenurun seiring dengan pertambahan voltase. Hal inidikarenakan konsentrasi larutan elektrolit KOH yangbervariasi akan mempengaruhi jumlah ion yangdihasilkan dari larutan elektrolit. Semakin banyak KOH,maka akan mengurangi daya hantar dari larutan elektrolitdan banyak terbentuk ion K+. Dengan demikian akanmemperbanyak produk sabun, sehingga akanmempersulit proses elektrolisis. Dalam hal ini tentunyamempengaruhi % rendemen dari alkana sebagai produk

Analisa Pengaruh Kuat Medan ElektromagnetikTerhadap % Rendemen Top Produk Reaktor 2dengan Rasio CPO : katalis = 3:1 , 4:1, dan 5:1.

Penggunaan medan elektromagnetik bertujuan untukmembantu proses perlemahan ikatan, dimana semakinkuat medan elektromagnet maka semakin tidak stabilikatannya. Hal ini bisa dipahami dengan meninjaugaya-gaya listrik yang terdapat pada ikatan C – C.Ikatan C – C lebih lemah dibandingkan ikatan C – Hsehingga terlebih dahulu diganggu kestabilannya.Sementara hadirnya katalis mempengaruhi jalan reaksidan menambah energi agar reaksi dapat berjalandengan baik.

0

1

2

3

4

5

6

0 20 40 60 80 100 120 140

% R

end

emen

Rasio CPO : Katalis = 3 : 1 Rasio CPO : Katalis = 4 : 1 Rasio CPO : Katalis = 5 : 1

Gambar 4. Grafik pengaruh kuat medan elektromagnetikterhadap % rendemen top produk pada rasioCPO: Katalis = 3:1, 4:1, 5:1

Pada gambar 4 terlihat bahwa dengan kenaikan kuatmedan elektromagnetik dan perubahan ratio CPO : katalisterjadi kenaikan % rendemen. Hasil yang optimaldiperoleh pada rasio CPO : Katalis = 3 : 1 dengan kuatmedan elektromagnetik sebesar 30.1019 N/C.

Analisa Pengaruh Kuat Medan Elektromagnetikterhadap % Rendemen Bottom Produk Reaktor 2dengan Rasio CPO : katalis = 3:1 , 4:1, dan 5:1.

Pengaruh kuat medan elektromagnetik terhadap %rendemen bottom produk dapat terlihat pada grafikdibawah ini. karena pengaruh medan elektromagnet dansuhu tinggi, maka banyak produk yang berubah fasemenjadi fase gas, sehingga dengan penambahantemperatur yang terus-menerus dan kuat elektromagnetmenyebabkan rendemen semakin menurun.

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

0 20 40 60 80 100 120 140

% R

en

dem

en

Rasio CPO:Katalis = 3 : 1 Rasio CPO:Katalis = 4 : 1 Rasio CPO:Katalis = 5 : 1

Gambar 5. Grafik Pengaruh Kuat medanElektromagnetik terhadap % Rendeman

Bottom Produk Reaktor Kedua dengan RatioCPO : Katalis = 3:1 , 4:1, dan 5:1.

Analisa KuantitatifAnalisa kuantitatif dilakukan untuk mengetahui

sejumlah nilai berkenaan dengan karakteristik dari produksehingga diketahui hasil terbaik dari beberapa hasilpercobaan yang diperoleh.

N. Haryani

Analisa Pengaruh Voltase terhadap oAPI ProdukReaktor 1 dengan Konsentrasi Larutan ElektrolitKOH 20% dan 40%.

Dalam penelitian ini, penggunaan voltase elektrolisadan konsentrasi larutan KOH sebesar 20% dan 40 %menunjukkan hasil percobaan yang terbaik untukdiproses selanjutnya di reaktor kedua yakni padakonsentrasi 20 % dan voltase 6 volt. Hal ini didasarkanatas karakteristik yang dimilikinya paling baik diantarakondisi yang lain .

23.4

23.6

23.8

24

24.2

24.4

24.6

24.8

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5

Voltase (V)

oA

PI


Gambar 6. Grafik pengaruh voltase elektrolisa terhadapkenaikan oAPI produk reaktor 1 dengankonsentrasi KOH 20% dan 40%.

Analisa Pengaruh Voltase terhadap K Faktor ProdukReaktor 1 dengan Konsentrasi Larutan ElektrolitKOH 20% dan 40%.

Pada pembacaan gambar 7, untuk konsentrasiKOH 20 % dengan voltase 6 diperoleh nilai K Faktortertinggi yakni 11,85 lebih tinggi dari nilai K Faktorlainnya. Dengan meninjau nilai K faktor maka produkreaktor 1 merupakan minyak intermediate ( 11,5 – 12,1), belum termasuk minyak parafin yang memiliki rangeK Faktor 12,1 – 13,0.

11.4511.5

11.5511.6

11.6511.7

11.7511.8

11.8511.9

5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5

Voltase (V)

K F

akto

r


Gambar 7. Grafik pengaruh voltase elektrolisa terhadapK Faktor produk Reaktor 1 dengankonsentrasi KOH 20 % dan 40 %.

Analisa Perbandingan Temperatur Distilasi (TopProduk Hasil Penelitian) dengan Temperatur Distilasi(Gasolin Pertamina).

Dari Analisa sampel produk, diperoleh temperaturdistilasi hasil percobaan mendekati dengan hasiltemperatur distilasi gasolin Pertamina untuk setiap

volume yang ter-recovered pada range temperatur tertentusebagaimana terlihat pada gambar 8.

0

50

100

150

200

250

0 20 40 60 80 100 120

% volume recovered

Tem

per

atu

r D

istil

asi

Temperatur Distilasi (Top Produk) Temperatur Distilasi ( Pertamina )

Gambar 8. Perbandingan Temperatur Distilasi (TopProduk Hasil Penelitian) dengan TemperaturDistilasi (Gasolin Pertamina)

Untuk analisa kuantitatif terhadap beberapakarakteristik lainnya yang dimiliki top produk hasilpenelitian (biogasolin) dapat dilihat pada tabel 3.

Tabel 3. Tabel Perbandingan Karakteristik Top Produkhasil Penelitian dengan Gasolin Pertamina

No Jenis Analisa Satuan

Metode Pertamina

TopProduk(Biogasolin)

1 Specific Gravityat 60/60oF

- ASTM D-1298

0,748 0,7433

2 API gravity at60 oF

57.7 58,8672

3 DistillationInitial Boilingpoint,

oC ASTM D-86

36 40

10% Vol.recovered,

oC 53 58

20% Vol.recovered,

oC 60 67

30% Vol.recovered,

oC 67 77

40% Vol.recovered,

oC 77 88

50% Vol.recovered,

oC 90 104

60% Vol.recovered,

oC 108 121

70% Vol.recovered,

oC 129 140

80% Vol.recovered,

oC 152 163

90% Vol.recovered,

oC 177 197

Final BoilingPoint,

oC 205 228

4 PONA analisisParafin ASTM D-

200239.6 50.55

Naftena ASTM D-2159

38 -

Olefin ASTM D-1319

0.55 5.5

Aromatik ASTM D-1319

15 44.0


KESIMPULAN

1) Pada proses hidrolisa dan dekarboksilasi di reaktor 1,diperoleh % rendemen tertinggi sebesar 73,65%dengan konsentrasi larutan elektrolit KOH 20% danvoltase yang dialirkan 6 volt.

2) Pada proses perengkahan secara termal di reaktor 2menggunakan katalis zeolit alam yang diaktifkan,diperoleh % renedemen top produk tertinggi sebesar5,08% dengan rasio CPO : katalis = 3 : 1 dan kuatmedan elektromagnetiknya 133, 27 x 1019 N/C.Sementara untuk bottom produk diperoleh %rendemen tertinggi sebesar 95,26% denganmenggunakan rasio CPO : katalis = 5 : 1 dan kuatmedan elektromagnetik 2,08 x 1019 N/C

3) Dari analisa kualitatif dan kuantitatif biogasolin(hasil destilasi top produk) yang dilakukan diLaboratorium Litbang Pertamina UP III Plaju,diketahui bahwa karakteristik biogasolin hampirsetara dengan gasolin pertamina dimana nilai spgrdan oAPI hampir sama. Disamping itu juga untukanalisa PONA, jumlah parafin dan aromatik padabiogasolin jauh lebih banyak dibandingkan gasolinpertamina yang menunjukkan salah satu keunggulanbiogasolin ini.

DAFTAR PUSTAKAAli. Y. M. A. Hanna.1995. “ Fuel Properties of Tallow

and Soy Bean Oil Esters. Jornal of American OilChemist Society. V. 72. No 12.

Culp, A. W., Jr, PhD., “Prinsip – Prinsip KonversiEnergi”., Associate Professor of MachanicalEngineering, University of Missouri – Rolla,1985.

Couldson. . JM, dkk. 1989. “Chemical Engineering, AnIntroduction to Chemical Enggineering Design”.Pergamon, Paris

Biswas, S, dkk; 1998. “Biodiesel : Technology andBusiness Opportunities – An Insight”.Department of Science and Technology, NewDelhi.

Buchanan, J. S, dkk; 1995. ” Efects of High Temperatureand High ZSM-5 Additive Level on FCC OlefinsYields and Gasoline Composition”. Departmentof Chemichal Engineering, North Carolina A &T State University, Greensboro, USA.

Fangrui Ma, dkk; 1999; ” Biodiesel Production” : AReview. Department of Food Science andTechnology, USA.

Fessenden & Fessenden. 1982. “ Kimia Organik. JilidKetiga. Erlangga Jakarta.

Germain, JE. 1969. “ Catalytic Conversion ofHydrocarbon”. Academic Press. London & NewYork

Khan, Adam Karl.2002. Research Into Biodiesel :Kinetics and Catalyst Development. Department

of Chemical Engineering, The University ofQuennsland. Australia.

Leng, T.Y., A.R. Mohamed., and S. Bhatia. 1999.Catalytic Conversion of Palm Oil to Fuels andChemicals. The Canadian Journal of ChemicalEngineering, Volume 77. University SainsMalaysia.

Nelson, W. L. 1958. “ Petroleum Refinery Engineering”.4thed.Mc Graw Hill Kogakusha.Ltd, Tokyo

Ooi, Y, Y, dkk; 2004; “Catalytic Conversion of PalmOil-Based Fatty Acid Mixture to Liquid Fuel” .School of Chemichal Engineering, UniversitySains Malaysia.

Pertamina. 2000. Bahan Bakar Minya, Elpiji dan BBGuntuk Kendaraan, Rumah Tangga, Industri danPerkapalan. Direktorat Pembekalan danPemasaran Dalam Negeri.,Dinas Penyuluhan danpengendalian Mutu.

Sukardjo . 1983.Kimia Fisika. Rineka, Jakarta.Sykes, Peter . 1990 . Mechanism in Organic Chemistry.

Sixth Edition, John Wiley And Sons, Inc. NewYork..

Syarif, Agus Hidayat. 2005. Konsumsi BBM dan PeluangPenggunaan Energi Alternatif. Vol 7. RedaksiOnline

Saputra, Rodhie. 2006. Pemanfaatan Zeolit Sintetissebagai alternatif Pengolahan Limbah Industri.

Saputro, Uji. 2002. Preparasi Katalis Cr2O3/ ZeoliSebagai Perengkah (Cracking) Oli Bekas PadaTemperatur 350oC. Fakultas MIPA, UniversitasJember.

PENGARUH KONSENTRASI DAN WAKTU PERENDAMAN AMMONIA TERHADAPKONVERSI BIOETANOL DARI JERAMI PADI DENGAN METODE SOAKING IN

AQUEOUS AMMONIA (SAA)

Novia1, M.Amirullah Lubis, Fernando Jufianto1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya


ABSTRAK: Jerami Padi mengandung selulosa yang berpotensi sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Bioetanoldapat diproduksi dari bahan baku nabati yang memiliki banyak fungsi baik itu sebagai pelarut dan juga bahan bakar.Untuk dapat mengkonversi selulosa menjadi bioetanol diperlukan pretreatment untuk menghilangkan kadar lignin.Pretreatment yang digunakan pada penelitian ini adalah Soaking In Aqueous Ammonia (SAA). Setelah pretreatment,selulosa dihidrolisis dan difermentasi menggunakan metode Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF).Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh waktu perendaman jerami dalam larutan ammonia dan pengaruhkonsentrasi ammonia terhadap delignifikasi. Variabel objek dalam penelitian ini adalah konsentrasi ammonia: 7%;14%; 21% (v/v larutan) dan waktu perendaman jerami dalam larutan ammonia: 1 jam; 3 jam; 5 jam. Analisa yangdilakukan berupa uji kadar lignin akhir menggunakan metode bilangan Kappa, dan konsentrasi bioetanol yangdihasilkan menggunakan Gas Chromatogrph. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasiammonia yang digunakan maka lignin yang tersisa akan semakin sedikit dan semakin lama waktu perendamanjerami dalam larutan ammonia maka semakin sedikit lignin yang tersisa. Dengan sedikitnya kadar lignin yang tersisamaka kadar bioetanol yang dihasilkan akan semakin besar. Kadar bioetanol tertinggi diperoleh sebesar 11,399 %.

Kata Kunci: Jerami Padi, Bioetanol, SAA, Simultan Sakarifikasi Fermentasi

ABSTRACT: Rice Straw contains cellulose which has potential as the raw material to produce bioethanol.Bioethanol can be produced from vegetative raw material which has been used as a solvent and also potentially fuelreplacement. In order to convert cellulose to bioethanol, the lignin removal pretreatment is essentially required. Thepretreatment used in this research is Soaking in Aqueous Ammonia (SAA). The purpose of this study is to study theeffect of rice straw immersion in ammonia solution and ammonia concentration to the delignification process. Thevariables used in this research are ammonia concentration: 7%; 14%; 21% (v/v) and the straw immersion time inammonia solution’s 1;3;5 hours. The analysis used in this research are Kappa number method to observe the finalpercentage of lignin content after the delignification process and Gas Cromatograph method to observe thebioethanol concentration after fermentation process. The result shows that the higher concentration of ammonia usedand the longer time of straw immersions produce a lower percentage of lignin after the delignification process, andthe higher percentage of bioethanol production.

Keywords: Rice Straw, Bioethanol, SAA, Simultaneous Saccharification and Fermentation

PENDAHULUAN

Energi merupakan permasalahan yang pentingdi dunia. Peningkatan permintaan energi seiringpertumbuhan populasi penduduk, serta permasalahanemisi dari pemakaian bahan bakar fosilmengharuskan kepada setiap negara untuk mulaimencari bahan bakar alternatif pengganti bahan bakarfosil yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan.Indonesia sebagai negara dengan beragam kekayaanalam sangat berpotensi menghasilkan energi alternatifyang biasa disebut bioenergi. Salah satu bentukbioenergi yang sedang dikembangkan di dunia adalahbioetanol.

Namun, dalam perkembangannya, pembuatanbioetanol masih berasal dari bahan mengandung patidan gula yang termasuk kedalam bahan pangan

seperti singkong. Hal ini akan berdampak burukdalam penyediaan pangan. Jika pembuatan bahanbakar terus menerus menggunakan bahan pangan,maka persaingan frontal antara penyediaan pangandan energi akan terjadi. Melihat prospek baikperkembangan bioetanol tanpa mengangguketersediaan pangan, perlu dipikirkan bahan bakuyang tepat untuk produksi bioetanol. Pengembanganenergi alternatif yang dapat meningkatkan kualitasdari bensin sedang diteliti secara berlanjut khususnyapada tumbuhan generasi-2 yang mengandungselulosa seperti pada jerami, sekam, rumput gajah,dan kulit kayu. Pada tumbuhan jenis ini,lignoselulosa yang terkandung dapat dikonversimenjadi bioetanol.

Seminar Nasiona Added Value of Energy Resources (AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014 di Palembang, Indonesia

Novia, et al.

Lignoselulosa merupakan biomassa yang terdiridari tiga komponen utama yakni selulosa,hemiselulosa dan lignin. lignoselulosa jugamengandung air dan sejumlah besar dari protein dankomponen lain, yang tidak secara khusus tergabungdalam pembentukan struktur material (Raven et al.,1992 dalam Harmsen,2010). Tiga komponen utamaini merupakan sumber penting untuk menghasilkanproduk bermanfaat seperti gula dari prosesfermentasi, bahan kimia dan bahan bakar cair.Kandungan ketiga komponen ini bervariasitergantung dari asal dari lignoselulosa tersebut yaknikayu keras (hardwood), kayu lunak (softwood), ataurerumputan.

Jerami padi memiliki kandungan lignoselulosayang baik untuk dikonversi menjadi bioetanol. tetapikandungan lignin pada jerami menjadi hambatandalam proses konversi ini. Untuk itu diperlukanperlakuan yang tepat untuk menghilangkankandungan lignin sehingga jerami dapat terkonversidengan baik menjadi bioetanol yang berkonversitinggi. Untuk pengkonversian selulosa menjadibioetanol dilakukan metode SimultaneousSaccharification and Fermentation (SSF). Metode inimenggunakan ragi tape yang telah diseleksikualitasnya sehingga selulosa akan dikonversimenjadi bioetanol.

METODOLOGI

Alat dan BahanAlat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu

Blender, Ayakan, Autoclave, Water Bath, Hot Plate,Neraca Analitis, Pompa Vakum, Kertas Saring, GelasUkur, Erlenmeyer, Labu Ukur. Untuk pemurnianbioetanol menggunakan Perlengkapan distilasi, danalat untuk analisa adalah perlengkapan refluks, Buret,Corong, Termometer,Batu didih, dan kertas pH.

Bahan yang digunakan di dalam penelitian iniantara lain Aquadest, Ammonia Cair, H2SO4 0,1 N,Enzim selulase, Ragi tape, Urea, KNO3, Na3PO4.Bahan yang digunakan untuk analisa adalah Airsuling, KMnO4 0,1N, H2SO4 4N, Na2S2O3 0,1N,Indikator amilum 1%, C6H8O7.H2O, KI 1N,H2SO4

49%.Variabel tetap pada penelitian ini adalah ukuran

jerami padi , yakni 60 mesh dan waktu fermentasiselama 5 hari. VariaBel bebas pada penelitian iniadalah Waktu perendaman selama 1, 3, 5 jam dankonsentrasi Ammonia sebesar 7%, 14%, 21%

Metode PenelitianTahapan penelitian pembuatan bioetanol dari

jerami terdiri dari dua tahap, yaitu :

1) Pretreatment delignifikasi jerami padimenggunakan metode Soaking in AqueousAmmonia (SAA).

2) Proses Pembuatan Bioetanol denganmenggunakan metode SimultaneousSaccharification And Fermentation (SSF)

Proses Delignifikasi40 gram jerami padi dimasukkan ke dalam 3

erlenmeyer 500 ml , kemudian ditambahkanammonia cair sebanyak masing-masing 250 mldengan variasi konsentrasi yang telah ditetapkan.erlenmeyer tersebut ditutup rapat lalu dimasukkan kedalam oven dengan temperatur 600C dengan variasiwaktu yang telah ditentukan. Erlenmeyer didinginkanlalu fase liquid dipisahkan untuk diambil residunyadan dicuci dengan air suling. Residu dibagi menjadi2, sampel dengan berat kering 2 gram diambil untukdianalisa kadar lignin menggunakan metode Kappa,lalu sisanya dimasukkan ke dalam erlenmeyerkemudian ditambahkan 100 ml aquadest dan asamsitrat agar pH sampel menjadi 4-5, dipanaskankembali dengan suhu 100oC selama 35 menit.Diamkan hingga suhu sampel sama dengan suhukamar.

Proses Pembuatan BioetanolSampel yang telah dingin kemudian dimasukkan

ke dalam erlenmeyer yang telah diautoclavekemudian ditambahkan enzim selulase sebanyak 20ml lalu diaduk hingga rata. Setelah ditambahkanenzim, lalu secara simultan 4 gram ragi tapedimasukkan ke dalam sampel beserta nutrien urea,KNO3, dan Na3PO4 masing-masing 1 gram. Prosesfermentasi dilakukan selama 5 hari. Setelah 5 hari,sampel didestilasi pada temperatur 700C untukmendapatkan produk bioetanol.

Tahap Analisaa) Analisa Kandungan Hemiselulosa, dan Selulosa

Jerami Padi Berdasarkan Metode Datta yangDikemukakan oleh Chesson (1981)

b) Analisa Kandungan Lignin Sampel Sebelum danSetelah Pretreatment dengan Pengujian KappaNumber (SNI 0494-2008)


Dari penelitian yang dilakukan, diperoleh hasilsebagai berikut :

Tabel 1. Data Hasil Analisa Kandungan Selulosa,dan Hemiselulosa Jerami Padi dengan Metode Datta(Chesson, 1981)

Sampel Selulosa (%) Hemiselulosa(%)

Jerami Padi 30 22

Tabel 2. Data Hasil Analisa Pengaruh PeningkatanKonsentrasi Ammonia pada proses Pretreatmentterhadap Kadar Lignin dengan Pengujian KappaNumber (SNI 0496-2008)

KonsentrasiAmmonia (%)

WaktuPerendaman

(Jam)

KadarLignin

(%)

Pengaruh Konsentrasi dan Waktu Perendaman Ammonia Terhadap Konversi Bioetanol dari Jerami Padi dengan Metode SAA

Sebelum Pretreatment 7

7

1 6,37

3 5,584

5 3,3075

141 5,4145

3 4,214

5 2,842

21

1 4,81425

3 3,0135

5 2,695

Tabel 3. Data Hasil Analisa Pengaruh KonsentrasiLarutan Ammonia terhadap Kadar Bioetanol setelahFermentasi dengan Metode Gas Chromatograph(GC)

KonsentrasiAmmonia

(%)

WaktuPerendaman

(Jam)

KadarBioetanol

(%)

7

1 4,229

3 4,648

5 7,838

141 6,091

3 6,51

5 7,742

21

1 6,337

3 9,304

5 11,399

Pengaruh Konsentrasi dan Waktu PerendamanAmmonia terhadap Pemisahan Lignin

Gambar 1. Grafik Pengaruh Konsentrasi dan WaktuPerendaman Ammonia terhadap Pemisahan Lignin

Melalui grafik pada Gambar 1, dapatdisimpulkan bahwa semakin lama jerami padidirendam dalam larutan ammonia pada prosespretreatment, maka lignin akan semakin banyakterpecah sehingga kadarnya menurun. Hal inidikarenakan semakin lama waktu perendaman, makaproses delignifikasi yang terjadi semakin lama.

Ammonia akan semakin aktif memecah strukturlignoselulosa sehingga semakin banyak lignin yangterlepas seiring dengan lamanya waktu prosesdelignifikasi. Demikian dengan konsentrasi ammoniayang digunakan. Semakin tinggi konsentrasiammonia maka lignin yang terpecah akan semakinbanyak. Hal ini dikarenakan dengan tingginyakonsentrasi larutan ammonia, maka gas ammoniayang terbentuk akan semakin pekat sehingga prosespemecahan lignin yang terjadi lebih aktif.

Pengaruh Konsentrasi dan Waktu PerendamanAmmonia terhadap Kadar Bioetanol yangDihasilkan

Gambar 2. Grafik Pengaruh Konsentrasi dan WaktuPerendaman Larutan Ammonia terhadap KadarBioetanol yang Dihasilkan

Pada grafik diatas, dijelaskan pada satu jampertama perendaman ammonia berkonsentrasi 7%dihasilkan bioetanol dengan kadar 4,299% dan padaperendaman ammonia berkonsentrasi 21% selama 5jam dihasilkan bietanol dengan kadar 11,399%. Halini erat berhubungan dengan proses delignifikasidimana semakin lamanya perendaman jerami dansemakin tinggi konsentrasi larutan ammonia yangdigunakan mengakibatkan berkurangnya kadar lignindalam jerami tersebut. Dengan berkurangnya kadarlignin, maka selulosa akan lebih mudah untukdihidrolisis menjadi glukosa yang selanjutnyadifermentasi menjadi bioetanol.


Pengaruh dari peningkatan konsentrasi danlamanya perendaman larutan ammonia adalahsebagai berikut :1) Semakin tinggi konsentrasi larutan ammonia

yang digunakan dalam pretreatment maka kadarlignin yang tersisa akan semakin sedikitsehingga kadar bioetanol yang dihasilkansemakin tinggi.

2) Semakin lama waktu perendaman jeramididalam larutan ammonia maka kadar ligninyang tersisa akan semakin sedikit sehinggakadar bioetanol yang dihasilkan semakin tinggi.

4.299 4.648

7.8386.091 6.517.7426.337

9.30411.399

0

2

4

6

8

10

12

1 3 5

Ka

da

r B

ioe

ta

no

l (%

)

Waktu Perendaman (jam)

7%

14%

21%

Novia, et al.

3) Kadar bioetanol terbesar yaitu 11,399%didapatkan pada delignifikasi selama 5 jammenggunakan ammonia berkonsentrasi 21%.

Dari penelitian ini terbukti jika Jerami padimemiliki potensi untuk dikembangkan sebagai bahanbaku pembuatan bioetanol. Oleh karena itu,diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkankadar bioetanol optimal yang dapat digunakan secarakomersial. Penelitian dilanjutkan denganpretreatment dengan waktu yang lebih lama (diatas 5jam) dan penggunaan peralatan destilasi yang lebihbaik agar kadar bioetanol yang dihasilkan dapat lebihmaksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Anindyawati, T. 2009. Prospek Enzim dan LimbahLignoselulosa untuk produksi bioetanol.Bogor: Pusat Penelitian Bioteknologi-LIPI

Fessenden, R.J. and J.S. Fessenden, 1989, KimiaOrganik, Jilid-jilid Edisi ketiga, PenerbitErlangga, Jakarta.

Fridia, T. 1989. Pengaruh Cara Delignifikasiterhadap Sakarifikasi LimbahLignoselulosik. Bogor :Fakultas TeknologiPertanian IPB

Girinda, Aisyah. 1986. Biokimia 1 ed. ke-1. Jakarta :Gramedia

Harmsen et al.2010. Literature Review of Physicaland Chemical Treatment Processes forLignocellulosic Biomass. Netherland :Energy Research Centre of Netherlands.

Haygreen dan Bowyer. 1989. Hasil Hutan dan IlmuKayu Suatu Pengantar (terjemahan SoetjiptoA. Hadikusumo). Gadjah Mada UniversityPress. Yogyakarta.

Ingram, L.O., and Doran. 1995. Conversion ofcellulosic materials to ethanol. FEMSMicroboil. Rev. 16:235-241

Ika Utami dan Lia Windiyati. 2013. PembuatanBioetanol dari Sekam Padi MenggunakanKombinasi Soaking In Aqueous Ammoniadan Acid Pretreatment HydrolysisFermentation. Palembang: Teknik KimiaUniversitar Sriwijaya

Jannah, Asyeni Miftahul. 2010. Proses HidrolisatJerami Padi Untuk MenghasilkanBioethanol. Jurnal Teknik Kimia. No. 1, Vol17, Januari 2010. Palembang : UniversitasSriwijaya

Maryana, R. 2006. Pengembangan Bioetanol dariStarchy Materials dan LignoselulosaSebagai Salah Satu Energi Alternatif.Prosiding Seminar Nasional Kimia danPendidikan. Hal 206-212.

Mulyadi, Abdul Haris. 2014. Proses pretreatmentBiomassa Lignoselulosa sebagai BahanBaku Bioetanol. Purwokerto : FakultasTeknik Jurusan Teknik Kimia UniversitasMuhammadiyah Purwokerto

Perez, J., J.M. Dorado, T. Rubia, and J. Martinez.2002. Biodegradation and biologicaltreatments of cellulose, hemicellulose andlignin : an overview. Int. Microbiol 5: 53-63.

Pudjamaka, Ahdyana. 2002. Kamus Kimia. Jakarta :Balai pustaka

Rismijana, Jenni; I.N. Indriani dan Tutus P.2003. Penggunaan Enzim Selulase-Hemiselulase pada Proses Deinking KertasKoran Bekas. Jurnal Matematika dan SainsVol. 8 No. 2, hal 67 – 71

Sanjaya, Wayan. 2013. Optimasi Hidrolisis JeramiPadi Menjadi Glukosa Untuk Bahan BakuBiofuel Menggunakan Selulase dariTrichoderma Reesei dan Aspergillus Niger.Surabaya : Institut Teknologi SepuluhNopember


PEMBUATAN BIOETANOL DARI PATI BIJI MANGGA

MELALUI PROSES HIDROLISIS ASAM DAN FERMENTASI

Pamilia Coniwanti, Tri Wulan Damayanti, Rizka NovarinaJurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Srijayanegara Bukit Besar Palembang 30139Telp. (0711) 320286

Corresponding author: [email protected] dan [email protected]

ABSTRAK: Meningkatnya kebutuhan Bahan Bakar Minyak (BBM) diiringi dengan menurunnya ketersediaan

cadangan bahan bakar fosil, menuntut banyak penelitian mengarah pada pencarian bahan bakar alternatif yang

berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui. Salah satunya dengan memanfaatkan biji mangga yang

merupakan limbah biomassa mengandung pati yang dapat dijadikan bioetanol. Penelitian ini bertujuan untuk

mengkonversi biji mangga menjadi bioetanol karena biji mangga mengandung pati sebagai bahan baku utamanya.

Penelitian dilakukan melalui hidrolisis asam dengan konsentrasi asam klorida 0,05; 0,1; 0,15; 0,2M, dilanjutkan

dengan fermentasi menggunakan ragi roti sebanyak 5, 10, 15 gram, dan dengan waktu fermentasi 24, 48, 72, 96, 120

jam. Hasil analisa penelitian menunjukkan bahwa biji mangga dapat menghasilkan kadar etanol tertinggi sebesar

37,84211% pada konsentrasi asam klorida 0,1M dengan berat ragi 10 gram dan waktu fermentasi 96 jam.

Kata Kunci: Bioetanol, Hidrolisis asam, Fermentasi, Biji Mangga

PENDAHULUAN

Bertambahnya laju populasi penduduk dan

berkembangnya teknologi, kebutuhan akan energipun

semakin meningkat. Namun hal ini tidak diimbangi

dengan ketersediaan akan cadangan bahan bakar fosil

yang semakin menipis karena mengingat bahan bakar

fosil tersebut dapat diperbarui dengan memerlukan

waktu ribuan bahkan jutaan tahun.

Melihat kondisi tersebut, pemerintah

mengeluarkan peraturan mengenai kebijakan energi

nasional untuk mengelola sumber energi alternatif

sebagai pengganti BBM yang disahkan ke dalam

Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5 Tahun

2006 (Prihandana, 2007). Kebijakan tersebut

menetapkan bahwa bahan bakar nabati yang

merupakan sumber daya yang dapat diperbarui dapat

digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti

BBM. Selain diharapkan dapat mengurangi

terjadinya kelangkaan BBM, bahan bakar berbasis

nabati juga dapat mengurangi pencemaran

lingkungan sehingga lebih ramah lingkungan

(Assegaf, 2009).

Bioetanol adalah salah satu contoh bahan bakar

berbasis nabati yang ramah lingkungan. Bioetanol

dapat dihasilkan dari bahan yang menggunakan gula,

pati dan berserat. Bahan yang mengandung gula

dapat berasal dari molasses, aren dan nira, bahan

yang mengandung pati dapat berasal dari singkong,

jagung, sagu, dan jenis umbi lainnya, dan bahan yang

mengandung serat yaitu lignoselulosa (Mailool dkk.,

2012).

Penelitian pembuatan bioetanol telah lama

dilakukan, namun sebagian besar produsen bioetanol

masih menggunakan bahan baku yang mengandung

gula dan pati, yang masih sangat berpotensi sebagai

P. Coniwanti., et al.

bahan pangan. Perlu dikembangkan teknologi yang

mampu memproduksi bioetanol dari limbah biomassa

yang mengandung banyak pati sehingga tidak

bersaing untuk dijadikan sebagai bahan pangan.

Salah satunya adalah biji mangga. Biji mangga

(Mangifera Indica L.) merupakan limbah dari buah

mangga yang persentasenya mencapai 15% dari berat

buah (Murni, 2008). Tanaman mangga (Mangifera

indica L.) merupakan tanaman tropis yang tumbuh di

dataran rendah dan berhawa panas, namun dapat

tumbuh di daerah dengan ketinggian 600 meter di

atas permukaan laut (Rukmana, 1997).

Biji mangga terletak di dalam kulit yang

tertutup oleh endocarp tebal dan berserat, terdiri dari

dua keping berdaging yaitu monoemrionik dan

poliembrionik (Pracaya, 1991). Menurut Morales et

al. dalam Widya (2003), karakteristik baik secara

fisik, kimia maupun berdasarkan kandungan

nutrisinya adalah pembelajaran secara objektif yang

menandakan bahwa biji mangga ini dapat digunakan

sebagai bahan pangan oleh manusia. Hal ini

menandakan bahwa biji mangga memiliki potensial

yang cukup untuk dijadikan sebagai makanan. Biji

mangga memiliki komposisi kimia, dapat dilihat pada

tabel 1:

Tabel 1. Komposisi Kimia Biji Buah Mangga

Komponen PersentaseKadar abu 2,40Protein 7,93Lemak 6,83Karbohidrat 73,09Serat kasar 1,02Albumin dan Globulin 9,95Pati 70,76Glukosa dan Fruktosa 0,1Daya cerna invitro 69,19Glutelin 73,55WSS (water soluble solid) 12,14

Sumber : Morales et al. dalam Widya (2003)

Berdasrkan tabel diatas, dapat dilihat bahwa biji

mangga mempunyai kadar pati sebesar 70,76%.

Tingginya kadar pati/amilum yang dimiliki biji

mangga inilah yang menjadikan biji mangga tersebut

sangat potensial untuk digunakan sebagai bahan baku

dalam pembuatan bioetanol.

Pati

Karbohidrat meruapakan senyawa organik yang

mengandung karbon, hidrogen dan oksigen yang

berasal dari hasil sintesa dari senyawa anorganik.

Karbohidrat terdiri dari monosakarida, oligosakarida

dan polisakarida. Molekul yang memiliki 1-6 atom C

adalah monosakarida, sedangkan polimer yang terdiri

dari 2-10 monosakarida dan 10 monomer

monosakarida masing masing merupakan

oligosakarida dan polisakarida (Winarno, 2004).

Salah satu polisakarida adalah pati.

Pemanfaatan pati masih sangat terbatas dikarenakan

sifat fisik maupun kimianya tidak memenuhi

spesifikasi yang diperlukan sehingga diperlukannya

perlakuan secara fisik, kimia atau bisa

dikombinasikan oleh keduanya untuk dimodifikasi

terlebih dahulu sebelum digunakan.

Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat

dipisahkan dengan air panas, yaitu fraksi terlarut dan

fraksi tidak terlarut. Fraksi linear dengan ikatan α

(1,4) D glukosa disebut sebagai fraksi terlarut atau

amilosa, sedangkan fraksi yang memiliki rantai

molekul yang bercabang dengan α (1,4) D glukosa

disebut sebagai fraksi tidak terlarut atau amilopektin

(Hee-Joung An dalam Zulaidah, 2011).

Pati dalam bentuk aslinya disebut granula.

Bentuk dan ukuran granula merupakan karakteristik

setiap jenis pati yang dapat digunakan untuk

identifikasi. Pati tersusun oleh tiga komponen utama

yaitu amilosa, amilopektin dan material antara

seperti, protein dan lemak Umumnya pati

mengandung 15–30% amilosa, 70–85% amilopektin

dan 5–10% material antara. Struktur dan jenis

material antara tiap sumber pati dapat dibedakan

sesuai dengan sifat-sifat botani sumber pati tersebut

(Greenwood dkk. dalam Zulaidah, 2011).

Hidrolisis Pati dengan Asam

Hidrolisis adalah suatu proses kimia yang

bertujuan untuk memecah molekul air (H2O) menjadi

kation hidrogen (H+) dan anion hidroksida (OH).

Reaksi hidrolisis dikendalikan oleh konsentrasi ion

Pembuatan Bioetanol dari Pati Biji Mangga Melalui Proses Hidrolisis Asam dan Fermentasi

3

hidrogen (H+), dengan meningkatnya pemutusan

ikatan hidrogen maka akan meningkatkan konversi

pembentukan glukosa yang selanjutnya akan

difermentasi menjadi etanol. Secara umum teknik

hidrolisis dibagi menjadi dua, yaitu hidrolisis dengan

asam dan hidrolisi enzim (Corner et al., Xiang et al.

& Najafpour et al. dalam Maryadi & Haviz, 2012).

Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia

dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan

kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan

proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-

bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti

dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Purba,

2009).

Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan

molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya

yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa,

maltosa dan glukosa (Purba, 2009). Hidrolisis pati

dapat dilakukan dengan bantuan asam atau enzim

pada suhu, pH, dan waktu reaksi tertentu. Apabila

pati dipanaskan dengan asam maka akan terurai

menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dan

produk akhirnya adalah glukosa. Molekul-molekul

pati mula-mula pecah menjadi unit-unit rantaian

glukosa yang lebih pendek yang disebut dextrin.

Dextrin ini dipecah lebih jauh menjadi maltose (dua

unit glukosa) dan akhirnya maltose pecah menjadi

glukosa (Gardjito, 1992).

pati dextrin maltose glukosa

Proses hidrolisis pati dengan asam

ditemukan pertama kali oleh Kirchoff pada tahun

1812, namun produksi secara komersial baru

dilakukan pada tahun 1850. Hidrolisis pati dengan

asam dapat dilakukan dengan menggunakan asam

kuat encer pada temperatur tinggi berkisar antara

160-240oC dan dapat dilakukan dengan

menggunakan asam kuat pekat pada temperatur

berkisar antara 80-140oC (Tsao dalam Arief &

Silalahi, 2011)

Hidrolisis asam pekat merupakan teknik yang

sudah dikembangkan cukup lama dan menghasilkan

gula yang tinggi (90% dari hasil teoritik)

dibandingkan dengan hidrolisis asam encer sehingga

dapat menghasilkan etanol yang lebih tinggi

(Hamelinck, Hoijdonk, & Faaij dalam Isroi, 2008).

Selain itu, proses hidrolisis pati dengan asam dapat

mempercepat proses hidrolisis.

Umumnya asam yang digunakan untuk

hidrolisis asam adalah asam sulfat, asam nitrat, dan

asam klorida. Meskipun ketiga asam kuat ini dapat

menghasilkan gula pereduksi yang tinggi dalam

hidrolisat karena adanya pemutusan ikatan

polisakarida menjadi bagian yang lebih kecil

sehingga dapat menyebabkan polisakarida

terhidrolisis lebih banyak, namun asam kloridalah

yang lebih aman penggunaannya dalam reaksi

hirolisis dibandingkan dengan menggunakan asam

sulfat dan asam nitrat.

Hartono & Wahyudi dalam Widyastuti &

Kurnia (2010) mengemukakan bahwa hal ini

dikarenakan dalam reaksi hidrolisis asam nitrat dapat

membentuk gas NO2 serta asam sulfat dapat

membentuk gas SO3 yang membahayakan kesehatan

dan keselamatan. Selain itu, asam klorida merupakan

salah satu jenis oksidator kuat, harganya relatif lebih

murah dan mudah diperoleh.

Fermentasi

Fermentasi adalah proses penguraian gula

menjadi alkohol dan karbondioksida yang disebabkan

oleh aktivitas sel-sel khamir yang tumbuh dan

berkembang baik dengan cairan. (Gumbira, 1987).

Khamir dan kapang merupakan mikroba yang paling

dikenal dalam proses fermentasi. Khamir mampu

mengkonsumsi berbagai substrat gula, tergantung

spesies yang digunakan. Secara umum,

mikroorganisme ini dapat tumbuh dan mengubah


gula menjadi etanol secara efisien pada pH 3,5–6 dan

suhu 28oC–35oC (Anindyawati, 2009).

Dalam fermentasi, contoh bakteri yang sering

digunakan adalah Acetobacter xylinum pada

pembuatan nata decoco, Acetobacter aceti pada

pembuatan asam asetat. Contoh khamir dalam

fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae dalam

pembuatan alkohol sedangkan contoh kapang adalah

Rhizopus sp pada pembuatan tempe dan sebagainya

(Hidayat dkk., 2007). Menurut Hidayat dkk. (2008),

Fermentasi alkohol dilakukan pada bahan pangan

yang mengandung karbohidrat menggunakan khamir

yang memproduksi alkohol dalam jumlah tinggi.

Reaksi yang terjadi selama proses fermentasi alkohol

adalah (Suwaryono, 1988):

C6H12O6(Saccharomyces Cerevisae) 2 C2H5OH + 2 CO2

Saccharomyces Cereviseae adalah mikroba

yang tergolong dalam khamir (yeast). Yeast ini dapat

digunakan dalam pembuatan minuman dan makanan

serta digunakan dalam industri etanol (Umbreit,

1959). Saccharomyces Cereviseae merupakan khamir

sejati yang tergolong eukariot yang secara morfologi

hanya membentuk blastospora berbentuk lonjong

silindris, bulat dan oval yang dipengaruhi oleh

strainnya. Fermentasi untuk jenis mikroba ini

dilakukan pada suhu optimum yaitu 28-30oC.


Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini

adalah pati biji mangga yang, aquadest, HCl, NaOH,

ragi roti (merk Fermifan) dan gula pasir.

Alat Penelitian

Alat yang digunakan pada penelitian ini antara

lain Erlenmeyer, Labu ukur, Hot plate, Pipet tetes,

Gelas ukur, Magnetic stirrer dan Erlenmeyer hisap

sebagai tempat berlangsungnya fermentasi.

Variabel Penelitian

Variabel yang ditinjau pada penelitian ini adalah

Pengaruh variasi konsentrasi asam klorida (0,05M;

0,1M; 0,15M dan 0,2M), menggunakan ragi roti

dengan berat (5 gram, 10 gram dan 15 gram), serta

pengaruh lamanya waktu fermentasi (24 jam, 48 jam,

72 jam, 96 jam dan 120 jam).

Prosedur Penelitian


Berdasarkan hasil penelitian, data mengenai

pengaruh konsentrasi asam klorida, berat ragi roti

serta waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang

dihasilkan dalam proses pembuatan bioetanol dari

pati biji mangga dapat disajikan dalam bentuk grafik

pada gambar, sebagai berikut:

ANALISA KADAR BIOETANOL

BIOETANOL

PEMURNIAN HASILEvaporasi

FERMENTASIVariasi waktu fermentasi 24, 48, 72, 96

dan 120 (jam)

PERSIAPAN STARTERLarutan gula 10%

Variasi berat ragi 5; 10 dan 15 gram

HIDROLISISAsam Klorida

Variasi konsentrasi 0,05; 0,1; 0,15 dan 0,2M

BIJI MANGGA

PERSIAPAN BAHANBAKU


5

19

20

21

22

23

24

24 48 72 96 120

kada

r et

anol

(%)

waktu fermentasi (jam)

berat ragi 5 gramberat ragi 10 gramberat ragi 15 gram

Gambar 1. Grafik Pengaruh Berat Ragi dan WaktuFermentasi terhadap Kadar Etanol untukKonsentrasi HCl 0,05M

0

5

10

15

20

25

30

35

40

24 48 72 96 120

kada

r et

anol

(%)


berat ragi 5 gram

berat ragi 10 gram

berat ragi 15 gram


0

5

10

15

20

25

30

24 48 72 96 120

kada

r et

anol

(%)


berat ragi 5 gram

berat ragi 10 gram

berat ragi 15 gram


0

5

10

15

20

24 48 72 96 120

kada

r et

anol

(%)


berat ragi 5 gramberat ragi 10 gramberat ragi 15 gram


Pengaruh Konsentrasi Asam Klorida terhadap

Kadar Etanol

Dari keempat grafik diatas, dapat dilihat bahwa

konsentrasi asam klorida yang digunakan untuk

menghasilkan kadar etanol mempunyai titik

optimumnya. Terlihat bahwa titik optimum

konsentrasi asam klorida yang menghasilkan kadar

etanol yang paling besar adalah konsentrasi asam

klorida 0,1M karena pada penggunaan asam klorida

0,15M mengalami penurunan dalam menghasilkan

kadar etanol.

Penggunaan asam pada konsentrasi yang tinggi

(melewati titik optimum) dapat mengdegradasi

glukosa menjadi senyawa-senyawa furfural seperti

HMF (hidroksi metal furfural) dalam reaksi hidrolisis

sehingga dapat menghambat proses fermentasi yang

menyebabkan penurunan kadar etanol (Purwadi,

Gonzales, & Grethlein dalam Maryadi & Haviz,

2012). Oleh sebab itu, konsentrasi asam klorida 0,1M

dianggap sebagai yang terbaik untuk selanjutnya

dijadikan sebagai variabel tetap dan bisa digunakan

untuk mengetahui variabel penelitian lainnya.

Pengaruh Berat Ragi terhadap Kadar Etanol

Dari setiap grafik diatas, secara keseluruhan

dapat dilihat bahwa terjadi kenaikan kadar etanol dari

penambahan berat ragi dari 5 gram sampai dengan 10

gram, dan terjadi penurunan kadar etanol pada saat

penambahan berat ragi 15 gram. Semakin banyak


ragi yang ditambahkan maka kadar etanol yang

dihasilkan juga semakin besar karena bakteri yang

berperan dalam mengurai glukosa untuk

menghasilkan etanol semakin banyak.

Namun, penambahan ragi yang lebih lanjut akan

mengalami penurunan kadar etanol karena adanya

ragi yang mati pada saat proses fermentasi

berlangsung. Hal ini ditandai dengan ditemukannya

serbuk putih kekuningan pada hasil akhir fermentasi.

Selain itu, penurunan kadar etanol disebabkan

karena adanya reaksi oksidasi etanol menjadi asam

asetat yang diuraikan oleh Acetobacter aceti sehingga

kadar etanol yang dihasilkan menjadi lebih rendah.

Jika fermentasi dibiarkan berlangsung secara terus-

menurus dan terkontaminasi oleh udara luar maka

pertumbuhan kultur akan terganggu oleh adanya

lapisan tebal di permukaan yang terbentuk akibat

reaksi oksidasi etanol menjadi asam asetat oleh

bakteri Acetobacter aceti.

Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar

Etanol

Keempat grafik diatas menunjukkan bahwa

adanya pengaruh waktu fermentasi (jam) terhadap

kadar etanol. Semakin lama waktu fermentasi maka

semakin besar juga kadar etanol yang dihasilkan,

namun kadar etanol yang terbentuk pada waktu

fermentasi ke 120 jam mengalami penurunan.

Selama waktu fermentasi dari 24 jam sampai

dengan 96 jam, bakteri mengalami fase pertumbuhan.

Bakteri tersebut mengurai glukosa menjadi etanol

yang menyebabkan massa dan volume dari bakteri

tersebut meningkat sehingga dapat meningkatkan

kadar etanol juga. Sedangkan pada waktu fermentasi

ke 120 jam, jumlah sel menurun karena bakteri

kehabisan nutrien yang menyebabkan beberapa

bakteri mati sehingga dapat menurunkan kadar

etanol.

Selain itu, penurunan kadar etanol ini

diakibatkan karena isolasi yang tidak sempurna pada

mulut erlenmeyer saat fermentasi berlangsung

sehingga proses anaerob pun tidak sempurna.

Fermentasi dengan proses sedikit aerob inilah yang

memungkinkan tumbuhnya Acetobacter aceti

sehingga dapat menyebabkan adanya reaksi oksidasi

yang mengkonversi etanol menjadi asam asetat,

akibatnya kadar etanol yang dihasilkan menjadi lebih

rendah.

KESIMPULAN

1. Pati biji mangga dapat digunakan sebagai bahan

baku pembuatan bioetanol karena masih

mengandung kadar pati sebesar 70,76% yang

dapat diubah menjadi glukosa dengan

menggunakan asam pada proses hidrolisanya

dan ragi pada fermentasi.

2. Pengaruh beberapa variable terhadap kadar

etanol yang dihasilkan:

a) Kadar etanol semakin besar apabila

konsentrasi asam klorida yang digunakan

juga semakin besar, dimana pada penelitian

didapatkan konsentrasi asam klorida terbaik

sebesar 0,1M.

b) Semakin banyak ragi yang ditambahkan

maka kadar etanol yang dihasilkan juga

semakin besar. Dari penelitian didapatkan

penambahan berat ragi terbaik sebesar 10

gram.

c) Semakin lama waktu fermentasi maka

semakin besar juga kadar etanol yang

dihasilkan. Hal ini terlihat dari hasil

penelitian bahwa pada waktu fermentasi

selama 96 jam dihasilkan kadar etanol yang

paling besar.

DAFTAR PUSTAKA

Anindyawati, T. 2009. Prospek Enzim dan Limbah

Lignoselulosa untuk Produksi Bioetanol.

Pusat Penelitian Bioteknologi – LIPI.

Cibinong.

Arief, Y.R., dan Silalahi, I.B. 2011. Pembuatan

Etanol dari Pati Ubi Kayu (Singkong)

dengan Menggunakan Metode Hidrolisa.

Laporan Penelitian. Palembang: FT


7

Universitas Sriwijaya.

Assegaf, F. 2009. Prospek Produksi Bioetanol

Bonggol Pisang (Musa Paradisical)

Menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan

Enzimatis. Skripsi. Universitas Jenderal

Soedirman.

Gardjito, M. 1992. Hidrolisis Pati, (Online),

(http://repository.usu.ac.id/bitstream

/123456789/25729/4/Chapter%20II.pdf,

diakses 23 Juli 2013).

Gumbira, S.E. 1987. Bio Industri Penerapan

Teknologi dan Fermentasi. Jakarta:

Mediyatama Sarana.

Hidayat, dkk. 2007. Fermentasi, (Online),

(http://ptp2007.wordpress.com/2007/

10/08/ fermentasi/, diakses 23 Juli 2013).

Isroi. 2008. Produksi Bioethanol Berbahan

Baku Biomassa Lignoselulosa: Hidrolisis Asam,

(Online),(http://isroi.com/2008/11/

21/produksi-bioethanol-berbahanbaku

biomassa-lignoselulosa-hidrolisis/, diakses

15 Januari 2014).

Mailool, J.C., Molenaar, R., Tooy D., dan Longdong

I.A. 2012. Produksi Bioetanol dari Singkong

(Manihot utilissima) dengan Skala

Laboraturium. Jurnal Penelitian.

Universitas Sam Ratulangi, Manado.

Maryadi dan Haviz, M. 2012. Pengaruh konsentrasi

Asam dan Jenis Ragi pada Proses Hidrolisis

dan Fermentasi Pembuatan Bioetanol dari

Koran Bekas. Laporan Penelitian.

Universitas Sriwijaya, Inderalaya.

Murni, R., Suparjo, Akmal, dan Ginting, B.L. 2008.

Buku Ajar Teknologi Pemanfaatan. Limbah

untuk Pakan. Sumatera Utara.

Pracaya. 1991. Bertanam Mangga. Penebar Swadaya,

Jakarta.

Prihandana, dkk. 2007. Bioetanol Ubi Kayu: Bahan

Bakar Masa Depan. PT. Agro Media

Pustaka. Jakarta.

Purba dan Elida. 2009. Hidrolisis Pati Ubi Kayu

(Manihot Esculenta) dan Pati Ubi Jalar

(Impomonea batatas) menjadi Glukosa

secara Cold Process dengan Acid Fungal

Amilase dan Glukoamilase. Laporan

Penelitian. Universitas Lampung, Lampung.

Rukmana, R. 1997. Mangga, (Online),

(http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456

789/28638/4/Chapter%20II.pdf, diakses 23

Juli 2013).

Suwaryono. 1988. Fermentasi, (Online),

(http://lib.uin-malang.ac.id/?mod=th_

viewer&id=fullchapter/04520023.pdf,

diakses 23 Juli 2013).

Umbreit. 1959. Saccharomyces Cerevisae, (Online),

(http://eprints.undip.ac.id/13474/4/

Halaman_Angka.pdf, diakses 23 Juli 2013).

Widya, D. 2003. Proses Produksi dan Karakteristik

Tepung Biji Mangga Jenis Arumanis

(Mangifera indica L.). Skripsi tidak

diterbitkan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Widyastuti, E., dan Kurnia D.R.D. 2010. Pembuatan

Glukosa dari Pati (Starch) Secara Hidrolisis

Kimiawi,(Online),(http://matekim.blogspot.c

om/2010/05/hidrlisa-pati.html?m=1, diakses

15 Januari 2014).

Winarno, F.G. 2004. Kimia Pangan dan Gizi.

Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama.

Zulaidah, A. 2011. Peningkatan Nilai Gula Pati

Alami melalui Proses Modifikasi Pati.

Jurnal Penelitian. Semarang: FT Universitas

Pendanaran.


STUDI KARAKTERISTIK PENYALAAN DAN PROFIL API PADA PEMBAKARANCAMPURAN MINYAK SOLAR DAN BIODIESEL DI OIL BURNER

Roosdiana Muin1*, Mulkan Hambali1, Leily Nurul Komariah2, M. Yadry Yuda3, Trisna Novitasari3

1Staff Dosen Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya2Lab. Energi Baru Terbarukan, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

3Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas SriwijayaJl. Raya Palembang-Prabumulih Km.32 Indralaya Ogan Ilir 30662 Tel/Fax +62711580303


ABSTRAK: Penggunaan biodiesel pada mesin pembakaran sudah tidak dapat ditunda lagi, karena BBMsemakin langka dan harga yang semakin melambung.Penggunaan biodiesel dalam campuran dengan minyaksolar diketahui memberikan efek yang baik untuk penurunan emisi namun memberi dampak negatif bagi kinerjaperalatan seperti efisiensi dan konsumsi bahan bakar. Hal ini disebabkan oleh perbedaan sifat fisik biodieselsehingga mempengaruhi karakteristik pembakaran dan api yang ditimbulkan. Penelitian ini diselenggarakanuntuk mempelajari profil api dari pembakaran campuran biodiesel-minyak solar pada variasi pencampuranbiodiesel 5,10, 20 dan 25%. Oil burner yang digunakan adalah tipe natural draft Monarch size 1-3 dengan lajualir1,75-8,40 GPH. Selama pengujian laju alir udara dari nozel ditetapkan konstan. Hasil penelitianmenunjukkan terdapat perubahan prilaku penyalaan yang disebabkan karena perbedaan karakteristik bahanbakar campuran biodiesel-minyak solar. Seiring dengan bertambahnya persen pencampuran biodiesel, hal inidiikuti dengan penurunan temperatur api. Makin besar persen pencampuran biodiesel maka makin singkat waktuyang dibutuhkan bagi burner untuk start-up.

Kata Kunci: biodiesel, burner, minyak solar, waktu start up, api

ABSTRACT: The use of biodiesel on burner can no longer be postponed, because the fuel is getting rare andthe price is soaring. The use of biodiesel in mixtures with diesel oil is known to give a good effect for emissionreduction but a negative impact on the performance of equipment such as efficiency and fuel consumption. Thisis caused by differences in the physical properties of biodiesel that affect the combustion characteristics andflame caused. This research was conducted to study the flame profile from blending of biodiesel with variations5,10, 20 and 25%. Oil burner used is of type natural draft Monarch size 1-3 with flow rate 1,75-8,40 GPH.During the test the air flow rate is constant. The results showed there were changes in fire behavior because thedifferences in characteristics of biodiesel-diesel fuel mixture. With the increasing of biodiesel mixingpercentages, this was followed by a decrease in the temperature of the fire. The greater value of biodieselpercentage, the shorter time required for the burner to start-ups.

Keywords: biodiesel, burner, diesel oil, start up time, flame

PENDAHULUAN

Pembakaran adalah suatu reaksi kimia antarabahan bakar dan oksigen. Pembakaran terjadi jikakonsentrasi uap bahan bakar terpenuhi sertaterdapat panas yang cukup. Bahan bakar padaburner menggunakan bahan bakar fosil sepertibatubara, gas alam, dan solar. Karena semakinmenipisnya cadangan minyak bumi, yangmenyebabkan meningkatnya harga solar makapotensi pemanfaatan bahan bakar alternatif sepertibahan bakar nabati semakin besar. Salah satualternatif adalah pemanfaatan biodiesel padaburner. Biodiesel berasal dari sumber yang dapatdiperbarui, yaitu minyak nabati dan lemak hewan.

Biodiesel memiliki banyak kesamaan sifat denganminyak diesel (solar) sehingga dapat digunakanpada mesin diesel tanpa atau dengan modifikasiminor. Biodiesel dikenal sebagai bahan bakar yangramah lingkungan karena terbukti mampumenunjukkan pembakaran lebih baik dengan emisiCO, PM, SOx, hidrokarbon yang lebih rendah.Proses pembakaran merupakan hal yang utamadalam mempengaruhi kinerja burner. Pembakaranyang baik membutuhkan penyalaan yang baik.Kualitas penyalaan akan mempengaruhi performamesin, pengoperasian awal atau starting,pemanasan dan suara mesin yang kasar. (Kurdi,2006).

Muin, Roosdiana., et al

Waktu start up adalah waktu yang dibutuhkanoleh burner untuk menyalakan api mulai daridialirkannya arus listrik hingga api menyala.Pembakaran tidak terjadi secara langsung saatbahan bakar diinjeksikan ke burner, tetapi burnermembutuhkan waktu untuk memompa bahan bakardari tangki, menarik udara sekitar sehingga dapatmengubah bahan bakar dan udara menjadi nyalaapi. Ignition delay adalah keterlambatan penyalaanpada saat mengubah bahan bakar dan udaramenjadi nyala api. Ignition delay berpengaruhbesar terhadap proses pembakaran yaitu membuatpembakaran tertunda, sehingga pembakaran akanmenghasilkan lebih banyak emisi. Ignition delayyang lama mempengaruhi penurunan particularematter dan menaikkan NOx (Boyd, 2013). Ignitiondelay yang lama akan membuat tekanan tinggi danmesin beroperasi secara kasar dan sehinggamenyebabkan kehilangan daya yang besar (Aziz,2010). Hal ini dipengaruhi oleh sifat – sifat bahanbakar seperti flash point, cetane number, flashpoint dan viskositas. Selain itu temperatur api danjuga dimensi api turut mempengaruhi kualitaspembakaran.

Pemanfaatan biodiesel pada mesin industridan komersil dipertegas dengan Peraturan MenteriESDM No.20 Tahun 2014. Oleh karena itu,penting untuk melengkapi referensi terkait efekpenggunaan biodiesel pada oil burner termasukpada prilaku pembakarannya. Untuk itu perludilakukan pengujian pengaruh komposisi campuranbiodiesel solar terhadap gambaran visual, prilakupenyalaan serta hubungannya dengan waktu startup dan temperatur api.


Waktu dan Tempat PenelitianPenelitian ini telah dilakukan pada bulan Juni

2014 sampai Juli 2014, di Laboratorium EnergiBaru dan Terbarukan Jurusan Teknik KimiaFakultas Teknik, Universitas Sriwijaya. Sedangkananalisa bahan bakar dilakukan di Grha Pertamina,Universitas Sriwijaya.

Alat yang digunakan pada penelitian adalahOil Burner tipe natural draft Monarch size 1-3dengan laju alir 1,75-8,40 GPH, dua buahtermokopel dengan suhu 500oC, seperangkat mistarapi, blending tank, kamera digital dan stopwatch.Sedangkan alat yang digunakan untuk analisabahan bakar adalah Bomb Calorimeter, ViscometerBath, Flash Point Tester dan Cetane Meter IroxDiesel.

Bahan yang digunakan untuk penelitianadalah biodiesel yang berasal dari PT Sumi AsihOleochemical dan solar murni dari Pertamina RUIII Plaju. Sedangkan bahan yang digunakan untukanalisa bahan bakar adalah n-heksana sebagai

reagen dan pembersih pada Cetane Meter IroxDiesel serta Viscometer Bath.

Variabel tetap dari penelitian ini adalahkondisi Fan Damper Number 5.8 dan waktuoperasi 10 menit.

Variabel bebas yang digunakan adalah ratiocampuran biodiesel solar, yaitu 0,5,10,20 dan 25%.Dan juga titik pengukuran temperatur api yaitupada spot 1 (15cm) dan spot 2 (35cm).

Produk yang dihasilkan dari proses blendingdianalisa sifat fisiknya seperti viskositas denganviscometer bath, nilai kalor dengan bombcalorimeter, flash point dengan flash point testerdan cetane number dengan cetane meter irox diesel.

Prosedur PenelitianBurner dinyalakan dengan kondisi beban

penuh dengan Fan Damper Number 5.8 dan waktuoperasi selama 10 menit. Pengukuran waktu startup dihitung ketika burner dinyalakan sampai burnermengeluarkan api, dilakukan dengan tiga kali ujipengukuran. Pengamatan visual dilihat daritampakan api dan asap yang dihasilkan.Pengukuran jangkauan api diambil selama 2 menitsekali. Pengukuran temperatur api dihitung ketikawaktu 10 menit.

Rangkaian Alat

Gambar 1. Rangkaian Alat Penelitian

Diagram Alir Peneiltian

Persiapan BahanBakar

Blending BahanBakar

Analisa BahanBakar



HASIL DAN PEMBAHASANAnalisa Bahan Bakar

Dari hasil analisa bahan bakar biodiesel solardidapatkan data sifat fisik bahan bakar yang dapatdilihat pada tabel 4.1.

Tabel 1. Hasil analisa bahan bakar biodiesel solar.

Gambaran Visual Prilaku Pembakaran

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)Gambar 3. Prilaku Api pada Campuran BahanBakar a) B0 b) B5 c) B10 d) B20 e) B25

Gambar berikut menunjukkan visualisasi ataufoto yang digunakan untuk melihat prilakupembakaran masing-masing BXX. Gambar (a)adalah nyala api yang menggunakan minyak solar(B0) dimana nyala api terlihat tidak stabil denganada bagian api kecil yang terputus atau terlepas dariapi utama dan nyala api terlihat lebih melebar kearah vertikal. Kondisi api yang tidak stabil tersebutdiduga dipengaruhi oleh kondisi udara lingkungan.Gambar (b) adalah B5, jangkauan api secarahorizontal terlihat lebih pendek tetapi secaravertikal sedikit lebih besar. Dari gambar tampaknyala api B5 lebih stabil dibandingkan B0. Gambar(c) adalah B10 yang tampak jangkauan lidahapinya lebih panjang dan terlihat lebih rampingatau lurus dari B5 tetapi tidak lebih panjang dari B0

BXXViskositas

(cst)

FlashPoint(oC)

HeatingValue(cal/gr)

CetaneNumber

B0 2.962 83.1 10737.175 47.4

B5 2.993 82.4 10613.707 49.5

B10 3.072 82.3 10509.765 54.9

B20 3.164 82.3 10468.334 57.5

B25 3.266 82 10447.754 63.4


serta nyala api juga stabil. Sedangkan gambar (d)adalah B20 yang tampak jangkauan apihorizontalnya paling panjang, tetapi terlihat tidakbegitu stabil dibanding B5 dan B10. Terlihatterdapat api kecil yang putus dari api utama.Gambar (e) adalah B25, dimana kondisi nyala apitidak berbeda jauh dari kondisi nyala api pada B20tetapi jangkauan api horizontalnya lebih pendekdaripada B20.

Dari penampilan warna nyala api dari masing-masing BXX tidak terlihat perbedaan, namun asapyang paling banyak dihasilkan pada pembakaranB25, hal ini disebabkan karena B25 memilikiviskositas yang tinggi sehingga sulit untuk prosespengabutan dan atomisasi bahan bakar. Oleh karenaitu, pembakaran yang terjadi tidak sempurnasehingga menimbulkan banyak asap.

Selanjutnya dapat diperoleh ukuran jangkauanjilatan api secara horizontal masing-masingcampuran bahan bakar (BXX). Dari gambar di atastampak kelima campuran bahan bakarmenampilkan jangkauan api horizontal yang tidakjauh berbeda. Untuk dapat mendukung gambarvisual diatas, maka berikut akan ditampilkan grafikdari jangkauan horizontal api tersebut.

Gambar 4. Perbandingan Biodiesel Solar terhadapJangkauan Api

Hasil pengukuran api terhadap variasicampuran bahan bakar BXX ditampilakan padagambar 4.2. Jangkauan api horizontalnya beradapada kisaran 32 sampai 35 cm sehingga dari grafiktampak bahwa jangkauan api pada campuran bahanB0, B5, B10, B20, dan B25 memiliki perbedaanukuran yang kecil.

Dari hasil pengamatan tersebut menunjukkanbahwa campuran biodiesel-solar (BXX) tidakterlalu berpengaruh terhadap jangkauan api dimanajangkauan dari jilatan api tersebut menunjukkanperbedaan ukuran yang tidak terlalu berbeda.Pembakaran didefinisikan sebagai proses ataureaksi oksidasi yang sangat cepat antara bahanbakar dan oksidator dengan menimbulkan nyalaatau panas. Perbandingan campuran bahan bakar

dan udara memegang peranan penting dalammenentukan hasil proses pembakaran. Laju alirancampuran udara-bahan bakar dipertahankankonstan, maka nyala api akan tetap stabil (steady)(Rachmat, 2008). Sehingga dari teori diatas dapatdisimpulkan bahwa salah satu faktor yang dapatmempengaruhi nyala api adalah komposisi antaracampuran bahan bakar dan udara, sedangkancampuran bahan bakar BXX tidak terlaluberpengaruh terhadap nyala api.

Pengukuran Temperatur ApiBerdasarkan data hasil penelitian yang telah

dilakukan, dapat diketahui pengaruh campuransolar biodiesel terhadap temperatur api. Temperaturpada spot 1 (T1) dan temperatur pada spot 2 (T2)dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 5. Pengaruh Campuran Biodiesel Solarterhadap Temperatur Api

Dari data tersebut dapat dilihat bahwatemperatur pada spot 2 lebih tinggi daripadatemperatur spot 1. Hal ini dikarenakan oleh padaspot 2 adalah unburned zone, dimana partikelcampuran biodiesel solar yang tidak terbakardinaikkan temperaturnya oleh api pada reactionzone sehingga akan bereaksi lebih cepat danmeningkatkan kecepatan api. Dengan demikianturbulensi akan semakin meningkat sehinggapenyebaran api yang terdistorsi oleh turbulensiakan meningkatkan luas daerah yang terbakar sertameningkatkan temperatur pada lidah api (Haq,2011). Temperatur semakin menurun dengansemakin banyak campuran biodiesel pada bahanbakar. Hal ini disebabkan karena nilai kalor yangada di bahan bakar. Semakin rendah nilai kalorbahan bakar maka temperatur api akan semakinturun.

Pengaruh campuran biodiesel solar terhadapwaktu start up pada burner

Berdasarkan hasil penelitian yang telahdilakukan, pengaruh campuran biodiesel solar


terhadap waktu start up pada burner dapat dilihatpada tabel 4.4.Tabel 2. Perbandingan waktu start up pada burner

BXXPengujian ke

Rata-rataI II III

B0 14 14 14 14.00

B5 15 14 14 14.33

B10 15 14 15 14.67

B20 13 13 12 12.67

B25 13 12 12 12.33

Gambar 6. Pengaruh %biodiesel terhadap waktustart up pada burner.

Dari tabel 4.4 dapat dilihat bahwa campuranbiodiesel B25 memiliki waktu start up yangsingkat. Hal ini dikarenakan karena B25 memilikicetane number yang tinggi. Cetane number yangtinggi akan mempersingkat ignition delay sehinggaakan mempercepat waktu start up. Selain itu, flashpoint pada B25 lebih rendah sehinggamenyebabkan bahan bakar lebih mudah untukmenyala. Flash point yang tinggi menyebabkanbahan bakar lama terbakar (Aziz, 2010).

KESIMPULANTerdapat perubahan prilaku penyalaan yang

disebabkan karena perbedaan karakteristik bahanbakar campuran biodiesel-minyak solar.Temperatur semakin menurun dengan semakinbanyak campuran biodiesel. Waktu start upsemakin singkat dengan semakin banyakpenambahan biodiesel. Penambahan persentasebiodiesel pada bahan bakar solar tidakmenunjukkan perbedaan yang signifikan terhadapgambaran visual api.

DAFTAR PUSTAKA

Ariwibowo, Didik., Berkah Rodjar, Tony Suryo.2011. Performa Mesin Diesel Berbahan

Bakar Biodiesel Teroksidasi. Semarang:Universitas Diponegoro.

Aziz, Isalmi. 2010. Uji Performa Mesin DieselMenggunakan Biodiesel Dari MinyakGoreng Bekas. Jakarta: UIN SyarifHidayatullah.

Blomqvist, Per., Bror Persson. 2003. SpontaneousIgnition of Biofuels - A Literature Survey ofTheoretical and Experimental Methods.Boras, Sweden. SP Swedish National Testingand Research Institute.

Boyd, Marcus. 2007. The Autoignition Propertiesof Biodiesel Fuels. Australia: The Universityof Adelaide.

Boyd, Marcus. 2013. The Emissions and ChemicalAutoignition Delay of Biodiesel. Australia:The University of Adelaide.

Chu, Hsin. 2011. Flame Temperature. China:National Cheng Kung University.

Fadoli, dkk. 2011. Analisa Perbandingan Daya danKonsumsi Bahan Bakar antara PengapianStandar dengan Pengapian MenggunakanBooster pada Mesin Toyota Kijang Seri 7K.Tegal : Universitas Pancasakti Tegal.

Gordon R.L., Mastorakos. 2007. Autoignition OfMonosiperse Biodiesel And Diesel Sprays InTurbulent Flows.UK: University ofCambridge.

Haq, Zahurul. 2011. Internal Combustion Engines.Bangladesh: Department of MechanicalEngineering Bangladesh University ofEngineering & Technology (BUET)

Jamilatun, Siti. 2006. Kualitasi Sifat PenyalaanDari Pembakaran Briket TempurungKelapa, Briket Serbuk Gergaji Kayu Jati,Briket Sekam Padi dan BriketBatubara.Yogyakarta: Prosiding SeminarNasional Tekim Kejuangan.

Kurdi, Ojo. 2010. Uji Performa Biodiesel DariMinyak Jarak Pagar Yang DiproduksiSecara Enzimatis Pada Mesin Disel.Semarang: Universitas Diponegoro.

Kuti, O.A., et al. 2011. Characteristics of theignition and combustion of biodiesel fuelspray injected by a common-rail injectionsystem for a direct-injection diesel engine.Japan: SAGE.

Murni. 2010. Kaji Eksperimental PengaruhTemperatur Biodiesel Minyak SawitTerhadap Performansi Mesin Diesel DirectInjection Putaran Konstan. Semarang:Universitas Diponegoro.


Ridwan., et al. 2008. Karakteristik Ketel PipaApiKapasitas Uap 6000 Kg / Jam BerbahanBakar Solar di PT. Mustika Ratu, Tbk.Depok : Fakultas Teknik UniversitasGunadarma.

Risnoyatiningsih, Sri. 2010. Biodiesel FromAdvocado Seeds By TransesterficationProcess. Surabaya: Jurnal Teknik Kimia.

Rochani, Ilyas. 2013. Pemanfaatan Limbah KilangMinyak MFO 1000 cSt Yang diencerkanDengan Solar, Sebagai Bahan BakarAlternatif Pengganti Solar Pada Dry KilnIndustri Kecil Garam Desa KalioriKabupaten Rembang Jawa Tengah.Semarang: Politeknik Negeri Semarang.

Taufiq. 2008. Perbandingan Temperatur.Universitas Indonesia. (lontar.ui.ac.id/file?file=digital/124886-R020885-Perbandingantemperatur-Literatur.pdf). Diakses pada 03Oktober 2013.

Yuan, W., et al. 2009.Spray, Ignition, AndCombustion Modeling Of Biodiesel FuelsFor Investigating NOx Emissions. TransASAE.

\\

1

KAJIAN EKSPERIMENTALPENGARUH JARAK, BENTUK DAN UKURAN NOSEL

TERHADAP DAYA TURBIN CROSS FLOW

Sri Poernomo Sari1

Franky Martupa2

Astuti3

1,2Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas GunadarmaJl. Margonda Raya 100, Pondokcina, Depok

[email protected] Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaJl. Raya Prabumulih KM 32 Inderalaya (30662) Tlp 580062

[email protected]

Abstrak

Turbin Crossflow adalah turbin bertekanan kecil dengan injeksi tangensial dari putaran runner denganporos horisontal. Tujuan Penelitian Menguraikan pengaruh bentuk nosel rectangular dan ellipse sertajarak pancar air terhadap putaran runner turbin crossflow. Pada perbedaan jarak dengan bentuk NoselRectangular dan bentuk Nosel Ellipse. Komponen yang digunakan yaitu pompa, pipa, casing, poros,sudu(runner), bantalan(bearing), katup, dan nosel. Perancangan sudu menggunakan pipa plastik/PVC.Ukuran bentuk nosel rectangular dimensi panjang 15,78 mm dan lebar 9,63 mm sedangkan bentuk noselellipse dimensi panjang 15 mm dan lebar 10 mm. Hasil pengujian untuk nosel rectangular dengan jarakterdekat 10 mm menghasilkan 65,6 RPM, debit aliran 0,000533 m3/s dan daya 3,28472954 J/s dan noselellipse dengan jarak terjauh 50 mm menghasilkan 82,5 RPM, debit aliran 0,000467 m3/s dan daya0,22905961 J/s. Kesimpulan dari pengujian dan analisis turbin crossflow semakin dekat jarak noselterhadap sudu(runner) maka semakin besar RPM, debit aliran dan daya yang dihasilkan pada turbincrossflow dan semakin jauh jarak nosel terhadap sudu(runner) maka semakin kecil RPM, debit alirandan daya yang dihasilkan pada turbin crossflow.

Keywords: Turbin cross flow, nosel, rectangular, ellips, debit, daya

PENDAHULUANTurbin air dikembangkan pada abad ke-19 dandigunakan secara luas untuk tenaga industriuntuk jaringan listrik. Sekarang lebih umumdipakai untuk generator listrik. Turbin kinidimanfaatkan secara luas dan merupakan sumberenergi yang dapat diperbarui. Turbin dapatmemanfaatkan air dengan putaran lebih cepatdan dapat memanfaatkan head yang lebih tinggi.Masalah pada turbin air yang akan berujung padaberkurangnya effisiensi dan performansi harusbisa dideteksi selama beroperasi. Performansidari turbin dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitukomponen dari turbin air dan sistem kontrol yangbekerja selama turbin air itu beroperasi.Turbin air akan mengubah energi potensial airmenjadi energi mekanik, yaitu putaran rodaturbin (sudu). Air dari reservoir akan mengalir

dengan kapasitas tertentu dalam saluran pipayang menuju Nosel. Pada turbin air terdapatpengaturan kapasitas untuk memvariasikankapasitas aliran. Pengaturan kapasitas aliranmasuk ke turbin dimaksudkan untuk meresponbeban. [1]Turbin Crossflow adalah turbin bertekanan kecildengan injeksi tangensial dari putaran runnerdengan poros horisontal. Turbin ini jugatermasuk Turbin Impuls atau yang disebuttekanan konstan, pancaran air dikarenakanadanya aliran fluida serta tekanan air dari pompadan menuju nosel, menghasilkan tekanan yangsama dengan tekanan atmosfer.Nosel adalah alat untuk mengekspansikan fluidasehingga kecepatannya bertambah. Nosel padaturbin crossflow mempunyai peranan dalammengatur kecepatan aliran fluida ketika

2

menumbuk runner. Untuk memudahkanpengaturan kecepatan fluida dan aliran air yangmenuju nosel tersebut dipasang sebuah katuppada pipa yang berfungsi mengatur kecepatanfluida dan aliran air. Nosel dari turbin crossflowini dimodifikasi dengan bentuk rectangular danellipse, dengan mengurangi jarak Nosel terhadaprunner dari turbin bila menginginkan daya yanglebih sedikit. Tujuan Penelitian menganalisispengaruh bentuk Nosel rectangular dan ellipseserta jarak pancar air terhadap putaran runnerturbin crossflow.Kecepatan spesifik dari suatu turbin ialahkecepatan putaran runner yang dapat dihasilkandaya effektif 1 BHP untuk setiap tinggi jatuh 1meter seperti pada persamaan (1) sebagai berikut,

Ns = n . Ne 1/2 / Hefs5/4 (1)

dengan :Ns = Kecepatan spesifik turbinn = Kecepatan putaran turbin (rpm)Hefs = Tinggi jatuh effektif (m)Ne = Daya turbin effektif (HP)

Turbin Crossflow memiliki karakteristik yangspesifik dibanding jenis penggerak turbin lainnya[4]. Turbin kovensional memiliki batasankecepatan spesifik [3]. Pemakaian jenis turbincrossflow lebih menguntungkan dibandingdengan pengunaan kincir air maupun jenis turbinmikrohidro lainnya. Penggunaan turbin ini untukdaya yang sama dapat menghemat biayapembuatan penggerak mula sampai 50 %.Penghematan ini dapat dicapai karena ukuranturbin crossflow lebih kecil dan lebih kompak.Diameter kincir air yakni roda jalan ataurunnernya biasanya 2 meter ke atas, tetapidiameter turbin crossflow dapat dibuat hanya 20cm saja sehingga bahan-bahan yang dibutuhkanjauh lebih sedikit, itulah sebabnya bisa lebihmurah. Demikian juga daya guna atau effisiensirata-rata turbin ini lebih tinggi dari pada dayaguna kincir air. Hasil pengujian laboratoriumyang dilakukan oleh pabrik turbin OssbergerJerman Barat yang menyimpulkan bahwa dayaguna kincir air dari jenis yang paling unggulsekalipun hanya mencapai 70 % sedang effisiensiturbin crossflow mencapai 82 % [4]. Tingginyaeffisiensi turbin crossflow ini akibat pemanfaatanenergi air pada turbin ini dilakukan dua kali, yangpertama energi tumbukan air pada sudu-sudu padasaat air mulai masuk, dan yang kedua adalah daya

dorong air pada sudu-sudu saat air akanmeninggalkan runner. Adanya kerja air yangbertingkat ini ternyata memberikan keuntungandalam hal effektifitasnya yang tinggi dankesederhanaan pada sistem pengeluaran air darirunner.Dari beberapa kelebihan turbin crossflow itulah,maka sampai saat ini pemakaiannya di beberapanegara lain terutama di Jerman Barat sudahtersebar luas, bahkan yang dibuat oleh pabrikturbin Ossberger sudah mencapai 5.000 unit lebih.Setiap unit dari turbin ini dapat dibuat sampaikekuatan kurang lebih 750 KW, dapat dipasangpada ketinggian jatuh antara 01 sampai 200 meterdengan debit air sampai 3.000 liter/detik [5].

METODE PENELITIANPenelitian ini adalah untuk mengetahuikomponen yang tergabung pada turbin crossflowserta memahami kapasitas aliran air yang masukdan keluar dari nosel. Pada pembuatan bentukrectangular dan ellipse dari Nosel diserahkanpengerjaanya pada bengkel las dan bubut.Adapun pelaksanaan perencanaan ini didapatdari data internet, artikel ilmiah dan buku-bukuperancangan Nosel turbin crossflow.Air yang berada bak penampung dihisap olehpompa, dimana pompa berfungsi untukmenghisap dan memompa air. Namun aliranair tidak langsung mengalir ke sudu turbinmelainkan harus melewati pipa-pipa saluranyang telah diberi katup, dengan cara putar stoprun sehingga laju aliran air dapat diatur sesuaiyang diinginkan. Kemudian aliran air tersebutmenuju saluran Nosel, dimana Nosel berfungsisebagai pemancar air yang dipancarkan langsungke sudu(runner), sehingga sudu(runner) tersebutberputar. Maka terjadilah perubahan energipotensial air menjadi energi mekanik. Kemudianair tersebut jatuh kedalam bak penampung untukkembali ke tahap awal, maka terjadilah sirkulasi.Mesin fluida yang digunakan untukmemindahkan aliran air dan fluida dari satutempat ke tempat lain. Dalam menjalankanfungsinya tersebut, pompa mengubah energigerak poros untuk menggerakkan sudu-sudumenjadi energi tekanan pada fluida. Pompa yangdigunakan termasuk jenis Non PositiveDisplacement yaitu : Fluida yang keluar daripompa arahnya tegak lurus dengan fluida yangmasuk pompa. Spesifikasi pompa adalah 220 V,50 Hz, 1.6 A. Digunakan pada aplikasi sistem

3

hidrolik, karena aliran fluida akan mengalamiinternal slippage yaitu adanya aliran berbalikdari outlet pompa menuju inlet pompa sehinggaaliran outlet akan mengalami pengurangan padadebitnya.Pipa digunakan untuk meneruskan aliran fluidasehingga air terdorong menuju nosel. PVCadalah Polyvinyl Chloride yaitu bahan plastikyang mempunyai sifat keras, kuat, tahan terhadapbahan kimia, dan dapat diperoleh dalam berbagaiwarna. Penggunaan PVC terutama untuk sebagaibahan bangunan, karena PVC relatif murah,tahan lama, dan mudah dirangkai. oleh karena itupipa PVC ini paling sering digunakan dalamsistem irigasi/perairan dan pelindung kabel.Casing atau shell adalah suatu wadah dimanarotor ditempatkan. Pada ujung casing terdapatruang besar mengelilingi poros turbin disebutexhaust hood, dan diluar casing dipasang bantalanyang berfungsi untuk menyangga rotor.Pada umumnya poros turbin sekarang terdiri darisilinder panjang yang atau berongga. Sepanjangporos dibuat alur-alur melingkar yang biasadisebut akar (root).Sudu (Runner) adalah sudu-sudu yang dipasangdi sekeliling rotor membentuk suatu piringan.Dalam suatu rotor turbin terdiri dari beberapabaris piringan dengan diameter yangberbeda-beda, banyaknya baris sudu gerakbiasanya disebut banyaknya tingkat.Bantalan berfungsi sebagai penyangga rotorsehingga membuat rotor dapat stabil/lurus padaposisinya didalam casing, adapun menimbulkankerugian mekanik karena gesekan. Sebagaibagian yang berputar, rotor memilikikecenderungan untuk bergerak baik dalam arahradial maupun dalam arah aksial. Karena itu rotorharus ditumpu secara baik agar tidak terjadipergeseran radial maupun aksial yang berlebihan.Komponen yang dipakai untuk keperluan inidisebut bantalan (bearing).Katup berguna untuk mengalirkan air tekanantinggi dan masuk kedalam turbin, serta untukmenghentikan supply air tekanan tinggi tersebutpada saat keadaan darurat.Pipa galvanis adalah pipa yang terbuat dari besiatau baja, sedangkan pengertian galvanis yaituproses perlindungan pada baja atau besi, untukmencegah agar tidak berkarat. Pipa galvanisyang digunakan dengan ukuran 1 inci, Ujungpipa galvanis dimodifikasi menjadi bentukrectangular dan ellipse.

Gambar 1. Nosel Rectangular tampak atas, tampaksamping dan tampak depan

Gambar 2. Nosel Rectangular yang diuji

Nosel berguna untuk mengarahkan pancaran airke sudu turbin, mengatur kapasitas air yangmasuk ke turbin.

Gambar 3. Nosel Ellips tampak atas, tampak sampingdan tampak depan

Gambar 4. Nosel Ellips yang diuji

4

Gambar 5. Desain Turbin Crossflow tampak samping

Air merupakan sumber energi yang murah danrelatif mudah didapat, karena pada air tersimpanenergi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik(pada air mengalir). Tenaga air (Hydropower)adalah energi yang diperoleh dari air yangmengalir. Energi yang dimiliki air dapatdimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energimekanis maupun energi listrik. Pemanfaatanenergi air banyak dilakukan denganmenggunakan kincir air atau turbin air yangmemanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliranair di sungai. Sejak awal abad 18 kincir air banyakdimanfaatkan sebagai penggerak penggilingangandum, penggergajian kayu dan mesin tekstil.Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatusumber air bergantung pada besarnya head dandebit air. Dalam hubungan dengan reservoir airmaka head adalah beda ketinggian antara mukaair pada reservoir dengan muka air keluar darikincir air/turbin air. Selain memanfaatkan airjatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran airdatar. Dalam hal ini energi yang tersediamerupakan energi kinetik.

Gambar 6. Turbin Crossflow

Perhitungan Debit AliranDari volume dan waktu yang telah didapatkan,maka dapat dicari debit aliran denganmenggunakan persamaan (2).

Q=V/t (2)dengan :Q = Debit aliran (m3/s)V = Volume (m3)T = Waktu (s)

Pengukuran luas penampang bertujuan untukmenentukan diameter nosel sehingga akandidapatkan luas penampang (A) yang nantinyauntuk menentukan diameter pipa yang akandigunakan sebesar 25,4mm. Dengan luaspenampang nosel rectangular dalam m2 yangdidapatkan melalui persamaan (3) dan noselEllips pada persamaan (4).

Arec = P x L (3)

Aellips= x P x L (4)

5

Debit aliran (Q) didapatkan dari volume dibagidengan waktu (t) pada persamaan (2). Kecepatanaliran fluida (v) dihasilkan dari debit alirandibagi luas penampang yang terdapat padapersamaan (5)

(5)

Dengan, = Kecepatan aliran fluida (m/s)

= Debit aliran (m3/s)A = Luas penampang aliran air ( m2)

Bilangan Reynolds didapat dengan menggunakanpersamaan (6). Nilai dari Bilangan Reynolds (Re)dapat dihitung bila mempunyai kecepatan aliran(v), massa jenis (ρ), diameter hidrolik (d),viskositas dinamik () atau viskositas kinematik().

(6)

dengan :Re = bilangan reynoldsρ = massa jenis air murni (kg/m3)d = diameter hidrolik (m)

= kecepatan aliran (m/s)

= viskositas kinematic (m2/s)

Laju aliran massa fluida dapat dihitung denganpersamaan (7). ṁ = air x A x (7)dengan,ṁ= Laju aliran massa fluida air (kg/s)

air = Massa jenis fluida zat cair (kg/m3)A = Luas penampang Nosel yang digunakan (m2) = Kecepatan aliran fluida air (m/s)

Perhitungan daya didapat dengan menggunakanpersamaan (8) dengan laju aliran massa fluida air(ṁ), kecepatan aliran (v), massa jenis (ρ), dandebit aliran (Q).

2

2

1QvP (8)

Dengan,P = Daya (J/s)air = massa air murni (kg/m3)Q = Debit aliran (m3/s) = Kecepatan aliran (m/s)

HASIL & PEMBAHASANPengujian ini dilakukan dengan berbagai tahapmulai dari proses persiapan pengujian, sampaidengan proses akhir yaitu pengujian kemampuanturbin tersebut berputar untuk mencapai putaransesuai dengan yang diinginkan.Pada tahapan pengujian ini didapatkan perbedaanputaran sudu dimana nosel dengan bentuk ellipsedapat memutar sudu lebih cepat dibandingkandengan Nosel dengan bentuk rectangular.Perbandingan putaran yang dihasilkan oleh noselrectangular dan ellips setelah dilakukanpengujian dapat dilihat pada gambar 7 dibawahini.

Gambar 7. Grafik Hubungan antara Jarak (L)mm Terhadap RPM pada

Nosel Rectangular dan Ellipse

Bentuk nosel ellipse menghasilkan putaran RPMlebih tinggi dibanding bentuk nosel rectangular.Volume air pada bentuk nosel rectangulardengan dimensi panjang 15.78 mm dan lebar9.63 mm, menghasilkan volume air yang lebihbanyak dibandingkan dengan bentuk noselellipse dengan dimensi panjang 15 mm dan lebar10 mm. Nosel yang berdiameter lebih besardapat menghasilkan debit air yang besar.

Gambar 8. Grafik Hubungan antara Jarak (L) mm

6

Terhadap Debit (Q) m3/santara Nosel Rectangular dan Ellipse

Pada gambar (8) grafik menunjukkan bahwapada nosel dengan bentuk rectangular lebihbanyak menghasilkan debit aliran dibandingdengan bentuk nosel ellipse. Semakin besarperbedaan jarak antara nosel dengan sudu makasemakin kecil debit yang dihasilkan.

Gambar 9. Grafik Hubungan antaraJarak (L) mm Terhadap Kecepatan () m/s

pada Nosel Rectangular dan Ellipse

Gambar 9 menunjukkan bahwa kecepatanaliran pada nosel rectangular lebih besardibandingkan bentuk ellipse. Semakin besarperbedaan jarak antara nosel dan sudu makasemakin kecil kecepatan aliran yang dihasilkan.Semakin besar diameter dimensi, makakecepatan aliran fluida akan cenderungmeningkat.Kecepatan yang telah didapatkan akanmempengaruhi Bilangan Reynolds kerenamerupakan fungsi pembilang. Semakin besarkecepatan aliran fluida maka nilai bilanganReynolds akan cenderung meningkat ataumenunjukan kecenderungan turbulen.Bilangan Reynolds cenderung meningkat karenadipengaruhi peningkatan kecepatan aliran fluida.Perhitungan daya dapat dihasilkan bilamempunyai nilai-nilai dari laju aliran massafluida air (ṁ), kecepatan aliran (v), massa jenis(ρ), dan debit aliran (Q).

Gambar 10. Grafik Hubungan antaraJarak (L) mm Terhadap Daya (P) J/spada Nosel Rectangular dan Ellipse

Gambar 10 menunjukkan bahwa bentuk noselretangular menghasilkan daya yang lebih besardibandingkan bentuk ellipse. Semakin besarperbedaan jarak antara nosel dan sudu makasemakin kecil daya yang dihasilkan.

SIMPULAN DAN SARAN1. Bentuk nosel rectangular dengan jarak

terdekat 10 mm dari sudu (runner) dihasilkanputaran sebesar 65.6 RPM, debit aliran0.000533 m3/s, dan daya 3.28472954 J/s.

2. Putaran poros untuk nosel rectangular denganjarak terjauh 50 mm dari sudu (runner)dihasilkan sebesar 26.4 RPM, dengan debitaliran 0.00042 m3/s, dan daya 1.60417337 J/s.

3. Semakin kecil perbedaan jarak antara noselrectangular terhadap sudu (runner) makasemakin besar putaran, debit aliran dan dayayang dihasilkan pada turbin crossflow.

4. Pada nosel ellipse dengan jarak terdekat 10mm dari sudu (runner) dihasilkan putaransebesar 82.5 RPM, debit aliran 0.000467 m3/s,dan daya 0.22905961 J/s.

5. Bentuk nosel ellipse dengan jarak terjauh 50mm dari sudu (runner) dihasilkan putaransebesar 47.9 RPM, debit aliran 0.000333 m3/s,dan daya 0.08347653 J/s.

6. Semakin besar perbedaan jarak antara noselellipse terhadap sudu (runner) maka semakinkecil putaran, debit aliran dan daya yangdihasilkan pada turbin crossflow.

7. Bilangan reynolds yang dihasilkan padanosel bentuk rectangular dan ellipse adalahaliran turbulen.

7

DAFTAR PUSTAKA

[1] Fiuzat, A. A. and B. P. Akerkar, Journal ofEnergy Engineering Crossflow Turbine, ASCE,Vol. 117, No 2, 1991.[2] Blevins, D. Robert, Applied Fluid DynamicsHandbook, New York, 1984.[3] Jagdish, Lal, Hydraulic Machine, New Delhi :Metropolitan Book Co Private Ltd, 1975.[4] Durgin, W. W. and W. K. Fay, Some FluidFlow Characteristics of a Crossflow TypeHydraulic Turbine, Small Hydropower FluidMachinery, Winter Annual Meeting of A.S.M.E.,New Orleans, 1984.[5] Haimerl, L.A,The Cross Flow Turbine.Jerman Barat, 1960.[6] Polagye,B., Cavagnaro,R., Niblick,A.,Cross-flow Turbine Performance WakeCharacterization, Proceedings of the 1st MarineEnergy Technology Symposium,METS13April 10‐11, 2013, Washington, D.C.[7] Bisen D, Shukla S.K, Sharma P.K, ReviewPaper on Nozzle in Hydro Turbine, InternationalJournal of Advance Technology in Engineeringand Science, Vol. 02, Issue 08, 2014

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources ( AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014 di Palembang, Indonesia

PERANCANGAN KOTAK PENDINGIN (COOLBOX) TENAGA SURYA

M. Z. Kadir1, A.D. Priyadi2

1Dosen Teknik Mesin, Universitas Sriwijaya, Inderalaya2Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sriwijaya, Inderalaya


ABSTRAK: Sumber energi yang digunakan pada sistem pendingin adsorpsi adalah energi surya sebagai energi yangmudah didapat. Sumber energi sistem ini ramah lingkungan dan sangat ekonomis. Pada penelitian ini digunakan kotakpendingin (coolbox) berbahan dasar styrofoam untuk penyimpanan minuman dengan sumber energi panas berupa energisurya dan menggunakan methanol karbon aktif sebagai kombinasi refrigeran dan adsorben. Untuk mengetahui efekpendinginan dari kombinasi methanol karbon aktif dan pengaruh intensitas cahaya matahari. Maka dilakukan prosesperakitan coolbox terlebih dahulu, lalu dilanjutkan dengan pengujian coolbox selama tiga hari. Dari hasil pengujiandengan intensitas cahaya matahari 393,4 W/m2 didapat suhu maksimum adsorber 61,4oC dan suhu evaporator yangpaling rendah adalah 18,1 oC. Sedangkan dengan intensitas cahaya matahari 245,6 W/m2 didapat suhu maksimumadsorber 44,1oC dan suhu minimum evaporator 19,8oC. Nilai COP tertinggi yang didapat adalah 0,547.

Kata Kunci: Sistem Pendingin Adsorpsi, Coolbox, COP, Karbon Aktif, Methanol.

ABSTRACT: Energy sources used in adsorption cooling system is solar energy as an easily obtained energy. Thissystem of energy sources environmentally friendly and very economical. This research used the coolbox made fromStyrofoam for storage of beverages with thermal energy sources such as solar energi and using methanol activatedcarbon as adsorbent and refrigerant combinations. To determine the cooling effect of the combination of methanolactivated carbon and the effect of solar light intensity. First of all, assembly process of coolbox, then testing the coolboxfor three days. From the test result with solar light intensity 393,4 W/m2 obtained the highest adsorber temperature is61,4oC and the lowest evaporator temperature is 18,1 oC. While with 245,6 of solar light intensity obtained the highestadsorber temperature is 245,6 W/m2 and the lowest evaporator temperature is 19,8 oC. The highest COP values is 0,547.

Keywords : Adsorption Refrigeration System, Coolbox, COP, Activated Carbon, Methanol.

PENDAHULUAN

Sistem pendingin adsorpsi dikenal dengan siklusrefrigerasi tenaga termal (heat-operated cycle), dimanapengkompressian uap refrigeran dilakukan denganmenggunakan kalor melalui proses desorpsi atauregenerasi. Walaupun sistem ini membutuhkan kerjauntuk menjalankan proses namun jumlah yangdibutuhkan sangat kecil dibandingkan dengan kerja yangdibutuhkan oleh siklus kompresi uap (Stoecker, 1983).Selain itu sistem ini beroperasi tanpa suara, efisien danekonomis karena dapat menggunakan energi termal yangtidak terpakai, seperti energi termal matahari, gas buang,panas bumi dan sebagainya.

Siklus adsorpsi adalah proses yang menghasilkanefek pendinginan dari penggunaan dua media dansejumlah energi termal. Pada sistem pendingin adsorpsi,media sekunder (adsorben) digunakan untukmengsirkulasikan dan menyerap fluida pendingin(refrigeran) yang menguap pada evaporator. Sistem

pendingin adsorpsi terdiri dari empat proses sepertiterlihat pada gambar 1.1. Proses 1-2, pemanasanisosterik dimana adsorber yang menerima kalor Qih darisumber energi di luar sistem. Proses 2-3, prosespemanasan adsorber yang menerima Qide dan pada saatyang sama proses desorpsi refrigeran terjadi pada faseuap. Uap akan dikondensasikan pada kondensormembuang Qc ke lingkungan. Proses 3-4, pendinginanisosterik pada adsorber yang menghasilkan Qic kelingkungan. Proses 4-1, pendinginan pada adsorber danproses adsorpsi refrigeran yang menghasilkan Qiad kelingkungan , penguapan refrigeran pada evaporatormenyerap kalor Qev dari media yang didinginkan.

M. Z. Kadir, et al.

Gambar 1.1. Diagram lnP – (-1/T) - x dari sistempendingin adsorpsi.

Adsorpsi adalah proses dimana satu atau lebihunsur-unsur pokok dari suatu larutan fluida akan lebihterkonsentrasi pada permukaan suatu padatan tertentu(adsorben). Dengan cara ini, komponen-komponen darisuatu larutan, baik itu dari larutan gas ataupun cairan,bisa dipisahkan satu sama lain. Zat penyerap disebutdengan adsorben. Adsorben yang telah jenuh dapatdiregenerasi agar dapat digunakan kembali untuk prosesadsorpsi. Bahan yang banyak digunakan sebagaiadsorben pada sistem pendingin adsorpsi adalah karbonaktif. Daya serap karbon aktif sangat besar, yaitu 25-100% terhadap berat karbon aktif . (Sumber: A. Mahesh, 2012).

Keberhasilan dan performansi dari sistempendingin adsorpsi tergantung dari pemilihan kombinasirefrigeran-adsorben dan suhu desorpsi. Karbon aktifsebagai adsorben mampu menyerap hingga 300 mlmethanol per-kilogram (Oloan purba,2013). Methanolsebagai refrigeran mempunyai titik didih 64,7 oC dantitik cair minus 97,6 oC tekanan atmosfer (76 cmHg);pada tekanan uap 13,02 kPa (9,76 cmHg) titik didihnya20 oC . Kombinasi karbon aktif-methanol sebagai fluidakerja dalam sistem refrigerasi adsorpsi dalam aplikasipembuatan es dengan pengoperasian secara kontinyudapat menghasilkan COP = 0,12 (R.Z.Wang danR.G.Olivera, 2006).

Suhu desorpsi untuk sistem yang menggunakanenergi termal matahari sangat tergantung denganintensitas matahari yang diterima adsorber, dimana suhudesorpsi mempengaruhi kalor yang mampu diserap olehevaporator saat proses adsorpsi. Matahari adalah sumberenergi utama yang memancarkan energi yang luar biasabesarnya ke permukaan bumi. Pada keadaan cuaca cerah,permukaan bumi menerima sekitar 1000 watt energimatahari per-meter persegi. Kurang dari 30% energitersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47%dikonversikan menjadi panas, 23% digunakan untukseluruh sirkulasi kerja yang terdapat diatas permukaanbumi (Syaiful Manan, 2010).

Untuk mengetahui besarnya pengaruh kombinasikarbon aktif-methanol dan intensitas matahari terhadapkinerja sistem pendingin adsorpsi tenaga matahari telahdilakukan penelitian terhadap sebuah prototipe kotakpendingin (coolbox) hasil rancang-bangun berbahan

dasar styrofoam yang beroperasi secara intermitenberdasarkan siklus adsorpsi dengan sumber energi termalmatahari dengan menggunakan methanol-karbon aktifsebagai kombinasi refrigeran dan adsorben.

Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai acuanatau pedoman dalam merancang-bangun kotak pendinginsebagai alat pendingin yang ekonomis dan ramahlingkungan untuk mendinginkan produk minuman yangditempatkan pada lokasi/ lapangan terbuka.


Penelitian ini dilaksanakan dengan bersumber dariliteratur berupa data dan informasi, kemudian dilakukanperancangan alat/kotak pendingin secara teoritis, dandilanjutkan dengan pembuatan prototipe. Pengujianprototipe dilakukan dengan mengukur suhu dan tekananrefrigeran keluar evaporator dan adsorber; suhuevaporator; lama waktu adsorpsi dan desorpsi; intensitasmatahari dan suhu lingkungan. Kemudian dilakukananalisis perhitungan data hasil uji dan pembahasan hasildan hasilnya disimpulkan.

Spesifikasi dari prototipe kotak pendingin yangdiuji seperti tercantum pada tabel.1 dibawah ini.

Tabel 2.1. Spesifikasi Protipe Kotak PendinginSistem refrigerasi AdsorpsiSistem operasi DiskontinyuSumber kalor Energi termal matahariVolume coolbox 8,16 LiterBeban kalor produk 10 cup air mmineralRefrigeran Methanol konsentrasi 100 %Adsorben Karbon aktif cangkang kelapaAdsorber -340 mm x 250 mm x 30 mm

-bahan pelat Aluminium 2 mm-berisi karbon aktif 1,1 kg

Evaporator -340 mm x 120 mm x 10 mm-bahan plat baja stainless 1mm

-berisi methanol 0,275 kg.

Gambar 2.1. Prototipe kotak pendingin

Perancangan Kotak Pendingin (Coolbox) Tenaga Matahari

Pengoperasian sistem kotak pendingin dilakukansecara diskontinyu yaitu proses adsorpsi dan desorpsitidak dilakukan pada saat bersamaan.

Prosedur pengujian yang dilakukan adalah adalahsebagai berikut:a. Proses Adsorpsi

1. Pastikan adsorber tidak terkena cahayamatahari.

2. Ukur suhu dan tekanan awal pada titik 1, 2 dan3.

3. Pastikan seluruh valve dalam keadaan tertutup4. Buka valve (a), sedangkan valve (b), (c) dan

valve ke pompa vakum dalam keadaan tertutup5. Ukur perubahan suhu dan tekanan terhadap

waktu pada titik 1, 2 dan 3 dan suhulingkungan, mulai waktu saat valve (a) dibukahingga valve (a) ditutup.

6. Tutup valve (a) jika suhu pada evaporator tidakturun lagi atau telah mencapai suhu minimum.

Gambar 2.2. Skematik perangkat uji kotak pendingin

b. Proses desorpsi1. Buka adsorber agar cahaya matahari mengenai

adsorber.2. Ukur suhu dan tekanan awal paga titik 1, 2, dan

3.3. Pastikan seluruh valve dalam keadaan tertutup4. Buka valve (b) dan (c), sedangkan valve (a)

dan valve ke pompa vakum tetap tertutup5. Ukur suhu dan tekanan pada titik 1, 2, dan 3 dan

suhu lingkungan, dimulai dari valve (b), dan (c)saat dibuka hingga valve ditutup dengan rentangwaktu 30 menit.

6. Tutup valve pada titik (b), dan (c) jikapemanasan oleh matahari sudah dilakukanselama 3 jam.


Pengambilan data uji untuk proses desorpsidilakukan selama 6 jam mulai jam 09,00 sampai jam15.00; untuk proses adsorpsi dilakukan selama 6 jammulai jam 18.00 sampai jam 24.00, dengan intervalwaktu pengukuran setiap 30 menit selama tiga hari. Datahasil pengujian dapat dilihat pada grafik gambar 3.1 dan3.2. Pada tabel 3.1 dapat dilihat data-data hasil uji nilaiminimum/ maksimum dan data dari hasil analisaperhitungan.

Gambar 3.1. Perubahan Suhu Adsorber dan Lingkunganterhadap waktu

Gambar 3.2. Perubahan suhu evaporator dan lingkunganterhadap waktu

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Tem

pera

tur,

deg

C

J a m

Tads1 Tling1 Tads2Tling2 Tads3 Tling3

1618202224262830

18:0

019

:00

20:0

021

:00

22:0

023

:00

0:00

Tem

pera

tur,

deg

C

J a m

Tevap1 Tling1

Tevap2 Tling2

Tevap3 Tling3

M. Z. Kadir, et al.

Tabel.3.1 Data hasil Uji dan Perhitungan

Data Hari 1 Hari 2 Hari 3

T ling min 26,4 oC 27,5 oC 27,1 oC

T ling maks 30,6 oC 29,2 oC 30,8 oC

P min/maks Evap 6/10 cmHg 4/8 cmHg 6/9 cmHg

T min evap 18,1 oC 19,8 oC 18,4 oC

P maks/minAdsorber

5/14 cmHg 6/16 cmHg 6/16 cmHg

Suhu MaksAdsorber

61,4 oC 44,1 oC 65,1 oC

Intensitas reratamatahari

0,3934kW/m2

0,2456kW/m2

0,3856kW/m2

Kalor bebanproduk (air)

102,351 kJ 82,2821 kJ 96,3302 kJ

Kalor diterimaadsorber

0,0334kW

0,02086kW

0,0328kW

COP 0,2834 0,5474 0,3266

Kenaikan suhu adsorber dipengaruhi oleh suhulingkungan dan intensitas rata-rata matahari semakintinggi intensitas matahari semakin tinggi suhulingkungan dan suhu adsorber namun data intensitasrata-rata matahari tidak sepenuhnya berpengaruhterhadap suhu maksimum adsorber karena intensitasmatahari tidak stabil ada kemungkinan naik ataupunturun selama rentang waktu saat perhitungan rata-rataintensitas matahari.

Suhu lingkungan mampu mempengaruhi besarnyapenurunan suhu pada saat proses adsorpsi, semakinrendah suhu lingkungan maka semakin rendah suhuminimum evaporator.

Penurunan suhu evaporator saat proses dipengaruhioleh kenaikan suhu adsorber saat proses desorpsi. Hal inikarena makin tinggi suhu desorpsi makin banyakmethanol yang dilepas oleh karbon aktif yang berasaldari proses adsorpsi sebelumnya. Makin banyakmethanol yang dilepas maka makin besar jumlah kaloryang mampu diserap oleh evaporator

KESIMPULAN

Berdasarkan perhitungan dan analisa yang telahdilakukan, ada beberapa hal yang bisa disimpulkan yaitu:1. Intensitas matahari dan suhu lingkungan

berpengaruh terhadap kenaikan suhu desorpsi danpenurunan suhu evaporator saat adsorpsi.

2. Pengaruh intensitas matahari terhadap suhudesorpsi jelas terjadi pada pengujian hari kedua danketiga dimana pada pengujian hari kedua denganintensitas matahari sebesar 393,4 W/m2 didapatsuhu desorpsi maksimum sebesar 61,4 oCsedangkan pada hari ketiga dengan intensitasmatahari sebesar 245,6 W/m2 didapat suhu desorpsimaksimum sebesar 44,1 oC.

3. Pengaruh Kenaikan suhu desorpsi dan penurunansuhu adsorpsi terlihat juga pada hari kedua danketiga dimana pada hari kedua dengan suhumaksimum desorpsi 61,4 oC didapat suhu minimumadsorpsi 18,1oC yang mampu menyerap kalor dari

air sebesar 102,35 kJ sedangkan pada hari ketigadengan suhu maksimum desorpsi 44,1 oC didapatsuhu minimum adsorpsi 19,8 yang mampumenyerap kalor dari air sebesar 82,28 kJ.

DAFTAR PUSTAKA

Eugenia, Elena VASILESCU. “Energy and ExergyOptimization of the adsorption refrigerationmachines with simple and double effect”.Politehnica University of Bucharest, India.

Goodwin, Robert D. 1987. “Methanol ThermodynamicProperties From 176 to 673 K at Pressure to 700Bar” . National Bureau of standards, Boulder,Colorado

http://www.engineeringtoolbox.com/dehumidification-d_141.htmlMahesh, A. 2012. “Solar Adsorption Cooling System :

An Overview”. Indian Institute of TechnologyDelhi, India.

Manurung, Junius. 2012. “Modifikasi dan PengujianEvaporator Mesin Pendingin Siklus Adsorpsi yangdigerakkan Energi Surya”. Universitas SumateraUtara, Medan.

Rudiyanto, Bayu. 2008.”Kajian Eksergi Pada MesinPendingin Adsorpsi Intermitten menggunakansilicagel methanol”. Sekolah Pascasarjana IPB,Bogor

Samosir, Donny Osmond. 2011. “Kajian EksperimentalKondensor Untuk Mesin Pendingin Siklus AdsorpsiTenaga Surya”.Universitas Sumatera Utara, Medan.

Sasmaz, Turgut. 2011. “Thermodynamic Analysis Of aSolar Assisted Adsorption Cooling System”. NearEast University, Nicosia.

Stoecker, W. F. 1983. “Refrigeration & AirConditioning”. McGraw-Hill, United Kingdom.

Wang, R.Z. and R.G.Oliveira. 2006. “AdsorptionRefrigeration - An Efficient Way to Make Good Useof Waste Heat and Solar Energy”. Shanghai JiaoTong University, China.

PENGARUH MASSA DAN RASIO ETANOLTERHADAP AKSELERASI WAKTU NYALA BRIKET

Dede Hadi Widianto, Ellynda Permasita Nova,Yono Purnama, Uwu Holifah Ana F.Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang-Prabumulih KM. 32 Indralaya-Ogan Ilir 30662 Telp. (0711) 580169Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Cadangan batubara sangat melimpah di Indonesia dengan jumlah 65,4 miliar ton. Sebagian besarcadangan batubara di Indonesia merupakan batubara dengan kualitas rendah yaitu lignit dan subbituminus.Penggunaan batubara sebagai sumber bahan bakar masih kurang variatif. Batubara di Indonesia biasanya digunakansebagai bahan bakar PLTU. Pemanfaatan lainnya adalah dalam bentuk briket. Namun masih ada beberapa kendaladalam penggunaannya. Salah satu kendala dalam penggunaan briket batubara adalah penyalaannya yangmembutuhkan waktu yang lama, yaitu sekitar 10 menit. Selama ini penggunaan briket masih dilakukan secaratradisional. Masyarakat biasanya merendam briket dalam minyak tanah untuk mempercepat waktu penyalaan.Namun, cara ini kurang efisien dan minyak tanah menghasilkan jelaga. Oleh karena itu, diperlukan inovasi dalampembuatan briket batubara agar lebih mudah digunakan oleh masyarakat. Pelapisan briket dengan campuran etanoldan asam stearat melalui proses coating merupakan salah satu inovasi untuk mempercepat proses penyalaan briketbatubara. Briket batubara dikarbonisasi pada suhu 600—900oC dengan keadaan vakum untuk menurunkan nilaivolatile matter. Hal ini dilakukan agar jelaga yang dihasilkan dari proses pembakaran sedikit. Selanjutnya, briketbatubara dikeringkan untuk megurangi kadar air agar waktu penyalaan lebih cepat. Etanol padat dapat meningkatkannilai kalor pembakaran. Pembakaran etanol menghasilkan kalor sebesar 7.022 kalori/gram dan pembakaran briketbatubara jenis subbituminus menghasilkan kalor sebesar 6.000 kalori/gram. Penggunaan etanol sebagai penggantiminyak tanah juga bertujuan untuk mengurangi jelaga hasil pembakaran. Hal ini karena etanol memiliki rantaikarbon yang lebih pendek dibandingkan minyak tanah. Proses coating ini dapat mempercepat waktu penyalaanhingga 80 %. Berdasarkan hasil percobaan, efisiensi yang paling tinggi diperoleh pada perbandingan etanol danasam stearat 1:1 dengan ukuran briket batubara 20 mesh dan tebal coating 4 mm.

Kata Kunci: Batubara, briket, etanol, asam stearat, waktu nyala, coating

ABSTRACT: Total coal reserve in Indonesia are very abundant around 65.4 billion tons. Most of the coal reserve inIndonesia is low quality coal such as subbituminous and lignite. The use of coal as a fuel source is less varied.Indonesian coal is commonly used as power plant fuel. Other uses are in the form of briquettes. But there are stillsome obstacles in its use. One of the obstacle in the use of coal briquettes is in its ignition time that takes a longtime, which is about 10 minutes. So far, the use of briquettes is still conventional, one of them is by soaking inkerosene in order to accelerate the ignition time. However, this method is less efficient and produce kerosenesoot/smoke. Therefore, innovation is needed in the coal briquettes production for easy use. Covering the briquetteswith a mixture of ethanol and stearic acid through the process of coating is one of the innovations to speed up theprocess of ignition of coal briquettes. Coal briquette carbonized at a temperature of 600—900oC in a vacuumcondition to reduce the value of volatile matter. This is done in order to minimize the output of soot produced duringthe combustion process. Furthermore, coal briquette is dried to reduce moisture content in order to speed up theignition time. Ethanol can increase the calorific value of combustion. The combustion of ethanol produces 7.022calories/gram and the combustion of sub-bituminous briquette coals produce heat at 6.000 calories/gram. The use ofethanol as a substitute for kerosene is also intended to reduce soot/smoke as combustion products. This is becauseethanol has a shorter carbon chain than kerosene. The coating process can speed up the ignition time up to 80%.Based on the experimental results , the highest efficiency is obtained at ratio 1:1 ethanol and stearic acid with 20mesh size coal briquettes and 4 mm thick layer .

Keywords: coal, briquette, ethanol, stearic acid, ignition time, coating


Dede H. W., et al.

PENDAHULUAN

Perkembangan ekonomi diera globalisasimenyebabkan peningkatan konsumsi energi diberbagai sektor kehidupan. Sumber energimerupakan sesuatu yang penting dalam semuabidang kehidupan manusia, namun yang menjadipermasalahan adalah sumber energi minyak bumisebagai sumber energi utama cadangannya semakinmenipis. Konsumsi terbanyak sumber energiberdasarkan skala penggunaannya adalah minyakbumi dengan nilai 33,1 persen konsumsi energiglobal. Melihat permasalahan ini, Indonesia perlumencari bahan bakar alternatif sebagai penggantikayu bakar dan minyak bumi dengan spesifikasimendekati kayu bakar baik dari sisi karakteristikpembakaran dan karakteristik mekanik.

Salah satu langkah untuk mengatasipermasalahan ini adalah pemanfaatan batubaradalam bentuk briket sebagai penutup kebutuhanenergi nasional yang belum terpenuhi. Briketbatubara mempunyai keuntungan ekonomis karenadapat diproduksi secara sederhana, memiliki nilaikalor yang tinggi, dan ketersediaan batubara cukupbanyak di Indonesia sehingga dapat bersaingdengan bahan bakar lain.

Walaupun demikian, briket batubara memilikiketerbatasan dalam penggunaannya, yaitu waktupenyalaan awal memakan waktu 5–10 menit.Biasanya diperlukan sedikit penyiraman minyaktanah agar briket batubara dapat terbakar. Apabilapenggunaan briket batubara masih tergantungdengan minyak tanah dalam penggunaanya, makabriket batubara tidak efektif dijadikan penutupsuplai bahan bakar minyak bumi.

Waktu penyalaan awal yang cukup lama inilah yang mendasari dilakukannya penelitian inidengan tujuan untuk mempercepat waktu nyalapenyalaan briket batubara subbituminus. Waktupenyalaan subbituminus ini memakan waktu 10–20menit. Penelitian ini dilakukan dengan menganalisaefektivitas ethanol padat dalam pembakaran briketbatubara jenis subbituminus sebagai model briketyang aplikatif dan efektif penggunaannya.

Batubara

Batubara merupakan bahan bakar yangterbentuk sebagai suatu jebakan sedimen akibatpenimbunan dan pengendapan hancuran bahanberselulosa yang berasal dari tumbuh-tumbuhandalam waktu yang lama. Bahan ini terpadatkan danterubah karena adanya proses tekanan dan panas.Bentuk awal dari pemadatan ini adalah berupagambut yang dengan proses fisika dan kimia dariproses alam akan berubah menjadi lignit,subbituminus, bituminus dan antrasit tergantungbesar dan lama perubahan yang dialami.

Pada dasarnya batubara terdiri atas tigakomponen, yaitu karbon sebagai unsur utama, zatterbang (mineral organik dan anorganik), dan kadar

air. Kandungan ini mempunyai komposisi yangberbeda setiap peringkat batubara. Batubara lignitdan subbituminus biasanya ditandai dengantingginya kandungan air dan zat terbang. (Lowrey,1963)

Klasifikasi Batubara Menurut ASTM (AmericanStandard for Testing Material)

ASTM mengklasifikasikan peringkat batubaraatas dasar dua variabel yaitu prosentase zat terbanguntuk batubara peringkat tinggi dan nilai kaloruntuk batubara peringkat rendah. Sebagai rujukan,rentang prosentase karbon tetap, prosentase zatterbang, dan nilai kalor untuk batubara dapatdideskripsikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Klasifikasi batubara berdasarkanperingkat menurut ASTM

Sumber: ASTM D 388-91a

Teknologi Pembriketan

Proses pembriketan adalah proses pengolahanyang mengalami perlakuan penggerusan,pencampuran bahan baku, pencetakan danpengeringan pada kondisi tertentu sehinggadiperoleh briket yang mempunyai bentuk, ukuranfisik dan sifat kimia tertentu.

Briket adalah bahan bakar padat yang dapatdigunakan sebagai sumber energi alternatif yangmempunyai bentuk tertentu. Kandungan air padapembriketan antara 10—20% berat. Ukuran briketbervariasi dari 20—100 gram. Pemilihan prosespembriketan tentunya harus mengacu pada segmenpasar agar dicapai nilai ekonomi, teknis danlingkungan yang optimal. Pembriketan bertujuanuntuk memperoleh suatu bahan bakar yangberkualitas yang dapat digunakan untuk semuasektor sebagai sumber energi pengganti.

Beberapa tipe/bentuk briket yang umumdikenal, antara lain bantal (oval), sarang tawon

Pengaruh Massa dan Rasio Etanol Terhadap Akselerasi Waktu Nyala Briket

(honey comb), silinder (cylinder, telur (egg), danlain-lain.

Adapun faktor-faktor yang perlu diperhatikandi dalam pembuatan briket dapat dirincikan dibawah ini.a. Bahan Baku

Briket dapat dibuat dari bermacam-macambahan baku, seperti ampas tebu, sekam padi, serbukgergaji, dan lainnya. Bahan utama yang harusterdapat di dalam bahan baku adalah selulosa.Semakin tinggi kandungan selulosa semakin baikkualitas briket.b. Bahan pengikat

Untuk merekatkan partikel-partikel zat dalambahan baku pada proses pembuatan briket makadiperlukan zat pengikat sehingga dihasilkan briketyang kompak. Adapun karakteristik bahan bakuperekatan untuk pembuatan briket adalah sebagaiberikut.

i. Memiliki gaya kohesi yang baik bila dicampurdengan semikokas atau batubara.

ii. Mudah terbakar dan tidak berasap.iii. Mudah didapat dalam jumlah banyak dan

murah harganya.iv. Tidak mengeluarkan bau, tidak beracun dan

tidak berbahaya.

Asam Stearat

Asam stearat adalah campuran asam organikpadat diperoleh dari lemak yang mengandung asamoktadekanoat (C18H36O2) dan asamheksadekanoat(C16H32O2). Asam lemak ini merupakan asamlemak jenuh dan wujudnya padat pada suhu ruang.Asam stearat diekstrak dari berbagai jenis lemakhewani, lemak nabati, dan beberapa jenis minyaklainnya. Dalam bidang industri, asam stearatdipakai sebagai bahan pembuatan lilin, sabun,plastik, kosmetika, dan untuk melunakkan karet.

Etanol

Etanol memiliki banyak manfaat bagimasyarakat karena memiliki sifat yang tidakberacun. Etanol banyak digunakan sebagai pelarutberbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untukkonsumsi dan kegunaan manusia. Contohnyaadalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, danobat-obatan. Dalam kimia, etanol adalah pelarutyang penting sekaligus sebagai stok umpan untuksintesis senyawa kimia lainnya. Dalam sejarahnyaetanol telah lama digunakan sebagai bahan bakar.

METODE PENELITIAN

Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian iniadalah tepung sagu (kanji), batubara subbituminus,etanol 99%, asam stearat dan aquadest.

Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian iniadalah Muffle Furnace, ayakan dengan ukuran 20;40; 60; 70; dan 100 mesh, hot plate, alat pencetakbriket Specimen Mount Press dan Oven.

Prosedur Penelitian

Karbonisasi BatubaraBatubara yang dipakai adalah batubara jenis

subbituminus. Proses karbonisasi diawali denganpemisahan bagian batubara dari bagian yang tidakdigunakan seperti kotoran yang menempel. Lalubatubara tersebut dihancurkan hingga ukurannyamenjadi kecil untuk memudahkan karbonisasidalam furnace. Batubara yang telah dihancurkankemudian dimasukkan ke dalam cawan porselin.Kemudian dilakukan karbonisasi menggunakanfurnace dengan variabel suhu 500oC selama 30menit. Setelah diangkat dan didinginkan, arangbatubara hasil karbonisasi dihaluskan dan diayakdengan ayakan sieve nomor 20, 40, 60, 70, dan 100mesh sehingga dihasilkan serbuk arang sesuaidengan ukuran partikel serbuk arang yangdiinginkan.

Pembuatan Larutan KanjiMedia perekat briket yang digunakan dalam

penelitian ini adalah tepung kanji. Pembuatantepung kanji dimulai dengan mencampur tepungkanji dengan aquadest. Lalu larutan tepung kanjidipanaskan menggunakan hot plate hingga larutankanji mengental. Setelah itu larutan kanji yangtelah mengnental sudah dapat digunakan sebaibahan perekat.

PembriketanSetelah dilakukan proses karbonisasi proses

selanjutnya adalah pembriketan. Hasil arangbatubara yang telah dikarbonisasi dengan variabelukuran mesh dicampur dengan larutan kanji padasuatu loyang dengan berat total pencampuransebesar 50 gram. Setelah diaduk rata dandimasukkan ke dalam cetakan dan briket dipressmenggunakan alat pencetak briket “SpecimenMount Press”. Setelah itu, briket yang sudah jadidipanaskan di dalam oven pada temperatur 80oCselama 5 jam untuk menghilangkan kadar air yangmasih tertinggal di dalam briket. Di tahap akhir,briket disiapkan dengan berbagai ukuran, yaitu 20,40, 60, 80, dan 100 mesh masing-masing dua buah.

Pembuatan Etanol PadatEtanol padat merupakan campuran dari asam

stearat dan etanol 99%. Rasio asam stearat danetanol yang digunakan pada penelitian ini adalah1:1. Etanol padat ini digunakan sebagai pelapisterluar briket. Prosedur pembuatan etanol padadiawali dengan pemanasan asam stearat padat di

Dede H. W., et al.

dalam suatu wadah sampai berubah wujud menjadicair. Setelah itu, campurkan dengan etanol dandiaduk rata.

Pencoatingan dan Pengujian Waktu NyalaCampuran etanol dan asam stearat yang telah

siap langsung dilumuri ke briket dengan teballapisan etanol padat 0,2 dan 0,4 cm. Perlakuan inidilakukan untuk setiap ukuran briket batubara,yaitu 20, 40, 60, 80, dan 100 mesh masing-masingnya berjumlah dua. Setelah briket telahselsesai di coating maka dilakukan percobaandengan membakar tiap sampel briket dan dicatatwaktu aktivasinya.

Pengujian ProksimatPenelitian ini menghasilkan produk berupa

briket batubara jenis subbituminus dilapisi asamstearat dan etanol yang perlu diuji dengan waktunyala yang paling optimal. Pengujian proksimatterhadap briket ini meliputi Nilai Kalor (CalorificValue), Kadar Air Lembab (Inherent Moisture),Kadar Abu (Ash), Kadar Zat Terbang (VolatileMatter), dan Kadar Karbon Padat (Fixed Carbon).Nilai kalor ditentukan dengan cara membakarsampel di dalam calorimeter bomb. Kadar air dapatditentukan dengan cara menghitung kehilanganberat dari contoh yang dipanaskan pada kondisistandar. Kadar abu ditentukan dengan caramenimbang residu (sisa) pembakaran sempurnadari contoh pada kondisi standar. Kadar zat terbangditentukan dengan cara menghitung kehilanganberat dari contoh yang dipanaskan (tanpadioksidasi) pada kondisi standar, kemudiandikoreksi terhadap kadar air lembab. Sedangkankadar karbon padat dapat ditentukan denganmenghitung persentase sisa dari jumlah persentasekadar air lembab, kadar abu, dan kadar zat terbang.


Hasil Uji Waktu Nyala Briket

Proses pengujian pembakaran dapatdideskripsikan pada gambar di bawah ini.

(a) (b)

Gambar 1. Uji nyala briket (a) sebelum prosespembakaran; (b) setelah proses pembakaran

Setelah dilakukan uji pembakaran pada briketdengan lapisan asam stearat dan etanol, makadiperoleh data waktu nyala tiap sampel briketsebagai berikut.

Tabel 2. Hubungan antara ukuran mesh briketdengan waktu nyala pada volume coating

Berdasarkan tabel 2 dapat dilihat bahwa grafiksemakin naik seiring dengan kenaikan mesh briket.Ini berarti semakin kecil ukuran partikel dari briketbatubara maka semakin lama waktu yangdiperlukan untuk proses penyalaannya. Hal inidisebabkan besar ukuran pori-pori briket—semakinkecil ukuran partikel briket batubara maka semakinkecil pula pori-pori yang terbentuk dari hasilpencetakan briket. Akibat dari kecilnya pori-poriyang ada maka semakin sedikit pula pasokanoksigen yang masuk untuk membantu terjadinyapembakaran. Waktu penyalaan yang paling singkatuntuk tebal coating 0,2 cm adalah pada penyalaanbriket dengan ukuran 20 mesh yaitu pada 1 menit52 detik (112 detik). Pada briket dengan ukuran 20mesh pori-pori yang terdapat dalam briket cukupbesar sehingga pasokan oksigen ke dalam briketmenjadi lebih optimal dibandingkan ukuran briketlainnya.

Dari grafik juga dapat dilihat bahwa waktupenyalaan briket yang paling singkat untuk tebal0,4 cm adalah pada briket dengan ukuran 20 meshdengan waktu nyala 1 menit 23 detik (83 detik).Berdasarkan hipotesa awal bahwa semakin besarukuran partikel briket maka semakin cepat pulawaktu penyalaannya dikarenakan pori-pori briketikut membesar sehingga pasokan oksigan semakinoptimal.

Bila dibandingkan dengan sampel briketukuran 20 mesh pada tebal coating 0,2 cm makasampel dengan tebal coating 0,4 cm memilikiwaktu penyalaan lebih singkat. Ini dikarenakankomposisi etanol dengan tebal coating 0,4 cmtentunya akan lebih banyak daripada sampeldengan tebal coating 0,2 cm. Volume etanol yanglebih banyak ini berpengaruh dalam kecepatanpembakaran karena etanol adalah bahan utamapemicu pembakaran sehingga waktu pembakaranbriket akan jauh lebih cepat.

Selanjutnya sampel briket dengan waktu nyalapaling efektif yaitu briket dengan ukuran 20 meshdengan tebal coating 0,4 cm diuji kembali denganuji proksimat untuk mengetahui kualitas briket. Ujiproksimat meliputi nilai kalor, kadar air lembab,kadar abu, kadar zat terbang dan kadar karbonpadat.

Pengaruh Massa dan Rasio Etanol Terhadap Akselerasi Waktu Nyala Briket

Hasil Uji Proksimat Sampel Ukuran 20 meshdengan Tebal Coating 0,4 cm

Uji proksimat pada penelitian ini dilakukan dilaboratorium Dinas Pertambangan SumateraSelatan. Hasil uji proksimat yang diperolehditerakan pada tabel di bawah ini.

Tabel 3. Data hasil uji proksimat sampel briketukuran 20 mesh dengan tebal coating 0,4 cm

Berdasarkan Tabel 3, kadar zat tebang darisampel briket yang telah dikarbonisasi masih cukuptinggi yaitu sebesar 55,52%. Seharusnya nilai kadarzat tebang dari sampel briket yang telahdikarbonisasi cenderung rendah yaitu di bawahangka 50%. Hal ini dapat terjadi karena padapenelitian ini komposisi sampel briket tidak hanyaterdiri dari batubara subbituminus saja tetapiterdapat juga asam stearat dan etanol sebagaicoatingnya. Kedua zat ini yang dapatmengakibatkan nilai kadar zat tebang dari sampelkembali naik walaupun telah di karbonisasi padasuhu yang optimal. Akibat dari nilai kadar zattebang sampel yang cukup tinggi adalah sampelmenghasilkan asap atau zat terbang yang cukupbanyak ketika dibakar. Kandungan kadar airlembab pada sampel menunjukkan angka 5,50%.Nilai ini juga masih cukup tinggi untuk sebuahbriket yang telah karbonisasi yang disebabkanpenyimpanan sampel di ruang terbuka pada suhukamar ketika sampel akan di analisa. Penyimpanansampel pada suhu kamar dapat kembali menaikkankadar air lembab dari sampel karena di udaraterdapat uap air yang dapat masuk kembali kedalam sampel.

Kadar karbon padat dari sampel menunjukkannilai 36,92%, nilai ini cenderung normal untukbriket batubara jenis subbituminus. Nilai kalor darisampel menunjukkan angka 7.163 kkal/kg dan nilaiini lebih tinggi dari nilai kalor normal batubarajenis subbituminus yang berkisar antara 5.000—6.000 kkal/kg. Hal ini dikarenakan komposisietanol yang ikut terbakar pada saat prosespembakaran. Selain sebagai bahan pemicupembakaran secara cepat, etanol juga berfungsisebagai penambah nilai kalor dari sampel.Penelitian ini menghasilkan suatu produk briketbatubara karboniasi dengan waktu nyala singkatyaitu 1 menit 23 detik dan nilai kalor yang tinggiyaitu 7.163 kkal/kg.


Berdasarkan hasil penelitian ini, metodepengcoatingan etanol padat dapat mempercepatakselerasi waktu nyala briket dengan tebal coating4 cm. Coating etanol padat juga memiliki peranmenaikkan nilai kalor briket dari 5.000—6.000kkal/kg (batubara subbituminus) menjadi 7.163kkal/kg. Selain itu, adanya pengaruh berbandingterbalik antara ukuran mesh briket terhadap lamawaktu aktivasi yang disebabkan konsentrasioksigen yang masuk ke dalam pori-pori brikettersebut. Penelitian perlu dikaji lagi baik perlakuanpenyimpanan sampel maupun analisa waktu nyalamenggunakan kompor briket khusus.

DAFTAR PUSTAKA

Bayuseno, A.P., dkk. 2008. “Pengaruh Sifat FisikDan Struktur Mineral Batu BaraLokal Terhadap Sifat Pembakaran”.Fakultas Teknik UniversitasDipenogoro, Semarang.

Jamilatun, S. 2008. “Sifat-Sifat Penyalaan danPembakaran Briket Biomasa BriketBatu Bara, dan Arang Kayu”. JurnalRekayasa Proses Volume 2 Nomor 2.

Jamilatun, S. 2011. “Kualitas Sifat-Sifat Penyalaandari Pembakaran Briket TempurungKelapa, Briket Serbuk Gergaji KayuJati, Briket Sekam Padi dan BatuBara”. Prosiding Seminar NasionalTeknik Kimia “Kejuangan”Pengembangan Teknologi Kimiauntuk Pengolahan Sumber DayaAlam Indonesia, Yogyakarta.

Novrizqa, A.S., dan Prabowo. 2013. “StudiNumerik Karakteristik PengeringanBatubara pada Fluidized Bed CoalDryer Terhadap Pengaruh VariasiTemperatur Air Heater dengan TubeHeater Tersusu Staggered danPerbandingan Volume Chamber danVolume Batubara Sebesar 50%”.Jurnal Teknik Pomits Volume 2Nomor 1.

Poertadji, S., dkk. 2006. “Pengaruh AglomerasiAir-Minyak Sawit Terhadap KadarKarbon dan Nilai Kalori BatubaraSemi-Antrasit, Bituminus, danSubbituminus”. Jurnal Sains MateriIndonesia Volume 7 Nomor 3.

KAJIAN COAL TAR MIXTURE (CTM) BERDASARKAN PERSENTASECAMPURAN BATUBARA, TAR DAN AIR

DALAM INTERVAL VISKOSITAS 900 - 1100 cP

Ega Salfira1, Rr. Harminuke Eko Handayani2

1 ,2 Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,Jl. Srijaya Negara Bukit Besar, Palembang, 30139, IndonesiaCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Coal Tar Mixture (CTM) merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang terbuat daricampuran batubara, tar, air, dan zat aditif sehingga membentuk slurry untuk mempermudah dalam prosestransportasi batubara yang berbentuk fluida sehingga dapat dialirkan melalui pipa. Selain untuk memanfaatkanlimbah gasifikasi batubara, penambahan tar dalam pembuatan CTM berfungsi meningkatkan nilai kalor CTMuntuk mempermudah dalam proses pembakaran. CTM memiliki sifat aliran fluida sehingga dapat dimanfaatkansebagai bahan bakar cair untuk digunakan di industri pembangkit tenaga listrik, pabrik semen, pembangkittenaga uap dan industri-industri yang biasa menggunakan boiler sebagai penghasil uap. Pembuatan CTM padapenelitian ini menggunakan batubara lignit dari PT. Pendopo Energi Batubara di Sumatera Selatan, batubarabituminus dari PT. Tanito Harum di Kalimantan Timur dan batubara Hasil UBC dari Unit Upgrading Palimanan.Sedangkan tar yang digunakan berasal dari tar hasil limbah gasifikasi pada Unit Gasifikasi Palimanan, JawaBarat. Zat aditif yang digunakan adalah Natrium Sulfonat Formaldehid (NSF) sebagai dispersan danCarboxylmethyl Cellulose (CMC) sebagai stabiliser. Batubara bituminus dengan campuran 60% batubara, 15%tar, 24,4 % air dan zat aditif yang masing – masing ditambahkan 0,3% merupakan batubara yang paling baikuntuk dijadikan campuran CTM karena memiliki nilai yield stress paling tinggi yaitu134,56 Pa. Hal inimenunjukkan bahwa CTM tersebut memiliki nilai kestabilan paling baik dan tidak cepat mengendap sehinggamempermudah dalam proses pengaliran melalui pipa. Nilai kalor CTM yang dihasilkan pun cukup tinggi yaitumencapai 4721,61 kal/gr (nilai kalor dalam bentuk fluida).

Kata Kunci: batubara, tar, coal tar mixture

ABSTRACT: Coal Tar Mixture (CTM) is one of the alternative fuel made from a mixture of coal, tar, water,and additives to form a slurry to facilitate the transportation of coal in the form of process fluid so it can bepiped. In addition to utilizing waste coal gasification, the addition of tar in the manufacture of CTM works toincrease the calorific value to simplify the process of combustion. CTM has the properties of the fluid flow thatcan be used as a liquid fuel for use in industrial power plants, cement plants, power plants and industrial steam-mills using steam boilers as a producer. Making CTM in this study using lignite coal from PT. Pendopo EnergiBatubara in South Sumatra, bituminous from PT. Tanito Harum in East Kalimantan and UBC result fromPalimanan Upgrading Unit. While tar is derived from the gasification of waste results Palimanan GasificationUnit, West Java. Additives used are Sodium Sulfonate Formaldehyde (NSF) as a dispersant and CarboxylmethylCellulose (CMC) as a stabilizer. Bituminous coal with a mixture of 60% coal, 15% tar, 24.4% water andadditives that each added 0.3% is the best coal to be used as a mixture of CTM because it has the highest yieldstress 134,56 Pa. This indicates that the CTM has the best stability value and not quickly settle that simplify theprocess of flow through the pipe. The calorific value of the resulting CTM is quite high, reaching 4721.61 cal / g(calorific value in the form of fluid).

Keywords: coal, tar, coal tar mixture

PENDAHULUAN

Tar merupakan produk samping dari prosesgasifikasi batubara yang berbentuk cairan hitamkental yang memiliki nilai kalor tinggi. Dengan nilaikalor yang tinggi, tar sangat berpotensi untukdimanfaatkan kembali. Pemanfaatan tar yang akandilakukan yaitu dengan mencampurnya dengan

batubara dan air pada komposisi tertentu danpenambahan zat aditif sehingga menjadi Coal TarMixture (CTM). Penambahan tar pada campuranCTM diharapkan dapat mempertahankan bahkanmeningkatkan nilai kalor dari batubara yang akandiubah menjadi slurry (Casal, et al., 2008).

Penelitian penggunaan tar dalam campuran CoalTar Mixture (CTM) belum pernah dilakukan


Ega, S., et al.

sebelumnya. Oleh karena itu, untuk memenuhikriteria CTM yang baik sebagaimana fungsinyauntuk mempermudah dalam hal transportasi danpembakaran batubara, maka kriteria yang harusdipenuhi berdasarkan kriteria Coal Water Mixture(CWM). Krtiteria utama pada pembuatan CWMadalah bisa atau tidaknya CWM tersebut dialirkandengan mempehatikan nilai viskositasnya. Nilaiviskositas yang baik untuk pembuatan CWM adalah900 cP hingga 1100 cP dengan komposisi batubaramaksimal yang dapat ditambahkan pada campuanCWM (Sukandarrumidi, 2005).

Ruang lingkup permasalahan pada penelitiandibatasi pada studi pemanfaatan tar sebagai padacampuran CTM dengan menggunakan batubara lignitdari PT. Pendopo Energi Batubara di SumateraSelatan, batubara bituminus dari PT. Tanito Harum diKalimantan Timur dan batubara Hasil UBC dari UnitUpgrading Palimanan. Sedangkan tar yang digunakanberasal dari tar hasil limbah gasifikasi pada UnitGasifikasi Palimanan, Jawa Barat. Terdapat dua jeniszat aditif yang digunakan pada penelitian ini yaituNatrium Sulfonat Formaldehid (NSF) danCarboxymethylcellulose (CMC) yang masing –masing ditambahkan sebanyak 0,3% pada prosespembuatan CTM (Lappas, et al., 1990)

Penelitian ini bertujuan untuk: (1)Menghasilkan Coal Tar Mixture (CTM) denganmemanfaatkan tar dari limbah gasifikasi batubara, (2)Mengkaji variasi persentasi terbaik campuran tar,batubara, zat aditif dan air yang dapat menghasilkanCoal Tar Mixture (CTM) dengan viskositas yang baik(900 cP- 1100 cP), (3) Mengkaji nilai kalor CTM daripresentase campuran yang paling baik untukmengetahui pengaruh penambahan tar.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan pada skalalaboratorium, untuk mendapatkan hasil yang optimaldan sesuai yang diharapkan, penelitian dilakukandengan tahapan sebagai berikut :1. Tahapan persiapan penelitian dengan

mempersiapkan alat dan bahan yang akandigunakan.

2. Tahapan pengumpulan data, pengumpulan datayang dikumpulkan berupa data primer dan datasekunder dari hasil penelitian dan yang telahdiperoleh dari literatur sebelumnya.a. Data Primer, yaitu data yang diambil dari

kegiatan penelitian dengan mencatat secarasistematis data yang dibutuhkan, terdiri dari:Data analisis batubara dan tar yangdilakukan secara sampling sehingga dapatmewakili semua bahan baku utama dalampembuatan CTM, data persentasi konsentrasibatubara dan tar yang digunakan padapembuatan CTM, data viskositas CTM yangdidapatkan dari pembacaan alat ViscotesterHAAKE 550, data yield stress berupa grafikyang didapatkan dari pembacaan alatViscotester HAAKE 550 untuk mengetahui

kestabilan CTM dan data nilai kalor CTMdari uji nilai kalor menggunakan alat BombCalorimeter.

b. Data sekunder, yaitu data yang diambil dariliteratur dan referensi - referensi yangberhubungan dengan penelitian in, yaituliteratur mengenai proses gasifikasi batubaradan proses upgrading batubara, literaturmengenai proses pembuatan Coal WaterMixture (CWM) untuk mengetahuiperbandingan persentasi dalam campuranCTM dan literatur mengenai pemanfaatanCTM dalam industri pertambangan.

3. Tahapan pengolahan data, pengolahan datadilakukan dengan memasukan data – data yangdidapat dari alat Viscotester HAAKE 550 kedalam Microsoft Office Excel agar data dapatdiolah lebih muda. Sedangkan data nilai kalorakan didapat dari perhitungan menggunakanrumus yang sudah ada. Selanjutnya data – datatersebut dibuat dalam tabel dan grafik.

4. Tahapan pembahasan, pada tahapan ini datayang telah dihasilkan akan dibandingkandengan data yang telah diperoleh dari penelitan-penelitian sebelumnya sehingga akan diketahuikeunggulan maupun kekurangan dari CTM.

5. Penarikan kesimpulan, pada tahapan inipengambilan kesimpulan berdasarkan penelitianyang telah dilakukan dan data yang telah diolahdan dianlisa sebelumnya. Dalam penelitian ini,kesimpulan yang akan diambil yaitu persentaseCTM yang paling baik dengan melihat nilaiviskositas dan komposisi batubara yang palingbanyak dari setiap campuran.


Hasil PenelitianPada penelitian ini, pembuatan CTM

menggunakan tiga jenis batubara, yaitu batubaralignit, bituminus dan batubara hasil UpgradingBrown Coal (UBC) untuk mengetahui batubara jenisapa yang paling baik untuk dijadikan CTM.Pembuatan CTM dilakukan dari komposisi batubara30% karena setelah dilakukan penelitian, jikakomposisi batubara yang ditambahkan kurang dari30% maka CTM akan menggumpal dan terpisahdengan air sama halnya jika batubara yangditambahkan terlalu banyak. Oleh karena itu, butuhkomposisi yang paling baik agar campuran tar,batubara dan air dapat homogen dan dapat dialirkan.

Penelitian dilakukan dengan membuat CTMdari komposisi batubara minimal yang bisaditambahkan yaitu 30% hingga persentasi batubaramaksimal yang dapat dibuat menjadi CTM namunmasih bisa dialirkan yaitu pada viskositas 900 cP –1.100 cP. Semakin banyak persentasi batubara yangdapat ditambahkan, semakin baik CTM yangdihasilkan karena nilai kalor juga akan semakinmeningkat.

Kajian Coal Tar Mixture Berdasarkan Persentase Campuran Batubara, Tar dan Air dalam IntervalViskositas 900 - 1100 Cp

Tar memiliki keadaan fisik yang sangat kentalwalaupun mengandung moisture yang cukup banyak(Sodikin, et al., 2010). Oleh karena itu, penambahantar pada pembuatan Coal Tar Mixture (CTM) tidakdapat terlalu banyak ditambahkan. Untukmenentukan konsentrasi maksimal tar yang dapatditambahkan pada pembuatan CTM, dilakukanpenelitian dengan membuat slurry dari campurantar, batubara, zat aditif dan air dari persentase 10%tar hingga persentase tar maksimal yang dapatditambahkan pada CTM. Penelitian denganmelakukan percobaan pertama penambahan tarsebanyak 10 %, selanjutnya 15% dan 20%. Ketikapercobaan pada penambahan tar 20%, CTM yangdihasilkan berbentuk gumpalan (Gambar 1) hal inimenunjukkan bahwa penambahan tar 20% tidakdapat digunakan. Maka selanjutnya dilakukanpenurunan persentasi tar menjadi 17,5% dan dapatmenghasilkan slurry. Dari hasil penelitianmenunjukan bahwa penambahan tar tertinggi adalahsebanyak 17,5 % dari ketiga sample batubara yangdigunakan yaitu batubara lignit, bituminus danbatubara hasil Upgrading Brown Coal (UBC).

Terdapat perbedaan berat jenis antara batubara,tar dan air sehingga ketiganya cenderung untukmemisah membentuk suatu endapan dalam air. Untukmencegah hal tersebut, perlu ditambahkan suatubahan aditif berupa bahan kimia dengan jumlah yangrelatif kecil (<1%) (Umar et al., 1992). Penelitiansebelumnya menentukan persentase aditif yangpaling baik dan paling sering digunakan sebanyak0,3%. Oleh karena itu, penelitian ini menggunakanzat aditif sebanyak 0,3% Natrium SulfonatFormaldehid (NSF) dan 0,3%Carboxymethylcellulose (CMC) yang ditambahkanpada campuran CTM secara bersamaan.

Dari penjelasan tersebut dilakukan penelitiansecara bertahap dari persentase batubara dan tarpaling rendah hingga mencapai viskositas yangdiinginkan. Maka penelitian ini dilakukan sebanyak54 kali dengan beberapa persentase CTM yangdiulang karena menghasilkan data yang kurang tepat.Adapun variabel – variabel dalam pembuatan CTMsebagai berikut (Umar, et al., 2010):1. Persentase Batubara : 30%. 35%, 40%,

45%, 50%, 55%, 60%, 65%.2. Persentase Tar : 10%, 15%, 17,5%3. Zat Aditif : 0,3% Natrium

Sulfonat Formaldehid (NSF) dan 0,3%Carboxymethylcellulose (CMC)

4. Air

(a) (b) (c)

Gambar 1. Penambahan 20% tar pada batubara lignit(a), bituminus (b) dan batubara hasil ubc (c)

Pembahasan1. Pengaruh Penambahan Tar Terhadap Viskositas

Persentase penambahan tar yang ditambahkandalam pembuatan CTM akan menghasilkan nilaiviskositas yang berbeda. Berikut grafik pengaruhpersentase tar yang ditambahkan pada CTM terhadapnilai viskositas (Gambar 2)

Gambar 2. Grafik pengaruh persentase batubaraterhadap viskositas

Dari gambar 2 dapat dilihat adanya pengaruhpenambahan komposisi batubara pada persentase tar10%, 15% dan 17,5%. Semakin banyak komposisibatubara dan tar yang ditambahkan, maka semakintinggi viskositas dari CTM. Dari grafik dapat dilihatbahwa pada setiap komposisi penambahan tar,batubara bituminus dan batubara hasil UBC selalumenghasilkan komposisi batubara maksimal yangsama untuk mencapai viskositas yang baik. Padapersentase tar 10%, batubara hasil UBC danbituminus unggul dengan komposisi batubaraterbanyak yaitu 65% dengan viskositas 943,64 cPuntuk batubara hasil UBC dan 1.093,10 cP untukbatubara bituminus. Sedangkan batubara lignitmemiliki komposisi terendah yaitu 60% denganviskositas 953,62 cP. Pada penambahan tar 15%,persentase penambahan batubara hasil UBC danbatubara bituminus paling tinggi yaitu pada 60%dengan viskositas masing – masing 1.038,30 cPuntuk batubara bitumimnus dan 952,62 untukbatubara hasil UBC . Sedangkan batubara lignitmemiliki komposisi terendah yaitu 55% denganviskositas 955,12 cP. Sedangkan pada persentase tar17,5%, penambahan persentase batubara hasil UBCdan batubara bituminus dapat mencapi 45% denganviskositas masing – masing 1.078 cP untuk batubarabitumimnus dan 967 cP untuk batubara hasil UBC .Sedangkan batubara lignit memiliki komposisiterendah yaitu 40% dengan viskositas 945 cP.Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa secarakomposisi, batubara bituminus dan batubara hasilUBC adalah yang terbaik untuk dijadikan campuranCTM karena salah satu syarat kegunaan CTM adalah

0100200300400500600700800900100011001200

30 35 40 45 50 55 60 65Vi

skos

itas

(cP)

Persentase Batubara (%)

Grafik Persentase BatubaraTerhadap Viskositas

Lignit (Tar10%)

Bituminus(Tar 10%)

UBC (Tar10%)

Lignit (Tar15%)

Ega, S., et al.

dapat mengalirkan batubara dalam komposisi yangtinggi.

Batubara peringkat rendah (lignit) mempunyainilai karbon yang rendah dan oksigen yang tinggisehingga sifat permukaannya cenderung hidrofilik(suka air). Sedangkan batubara peringkat tinggi(bituminus dan hasil UBC) cenderung bersifathidrofobik (tidak suka air) (Umar, et al., 2010). Halinilah yang mengakibatkan batubara bituminus danbatubara hasil UBC memiliki persentase paling tinggidalam pembuatan CTM karena batubara bituminusdan batubara hasil UBC tidak dapat menyerap airdengan mudah..

2. Pengaruh Nilai Shear Stress dan Shear RateTerhadap Kestabilan CTMTingkat kestabilan dari CTM dapat dilihat dari

grafik shear stress dan shear rate yang didapatkandari penggunaan alat viscotester HAAKE 550. Jikagrafik shear stress dan shear rate tidak dimulai dariangka nol, maka CTM tersebut memiliki nilai yieldstress (tegangan geser) yang dapat menunjukkan nilaikestabilan CTM (Wira H. S., 2012). Semakin tingginilai yield stress maka semakin baik pula kestabilanCTM dalam proses penyimpanan dan pengangkutan(Sukandarrumidi, 2005). Nilai yield stressditunjukkan dengan kurva aliran yang tidak melewatititik asal (nol) tetapi memotong sumbu shear stresspada suatu titik. Pada penelitian ini, semua CTMyang memiliki viskositas terbaik memiliki nilai yieldstress. Perbedaan dari perbandingan Shear stress danshear rate CTM dapat dilihat Pada Tabel 1.

Tabel 1. Nilai yield stress pada ctmBatubara Tar

(%)Batubara

(%)Yield Stress

(Pa)

Lignit 10 60 80,56

15 55 101,0517,5 40 33,50

Bituminus 10 65 70,51

15 55 134,5617,5 45 84,92

Hasil UBC 10 65 89,91

15 65 59,64

17,5 45 14,87

Dari tabel dapat dilihat bahwa aliran CTM tidakmelalui titik asal (nol) karena adanya yield value atauyield stress. Hal ini menunjukkan bahwa CTM yangtelah dibuat tersebut merupakan aliran fluidabingham plastic. Bingham plastic memperlihatkanadanya partikel terfokulasi dalam suspense pekat.

Yield stress terjadi karena adanya kontak antarapartikel yang berdekatan yang harus dipecahkansebelum fluida dapat mengalir. Oleh karena itu,semakin tinggi nilai yiled stress maka akan semakinbaik pula CTM tersebut karena tidak akan cepatmengendap akibat partikel – partikelnya yang sudahterflokulasi atau menyatu satu sama lain (James, et al,2000). CTM yang akan dihasilkan diharapkanmemiliki nilai yield stress yang tinggi agar mudah

pada saat akan dialirkan melalui pipa sebagaimanasalah satu keuntungan pembuatan CTM yaitumemudahkan dalam proses transportasi.

Nilai yield stress menyatakan besarnya shearstress awal yang dibutuhkan oleh CTM untukmengalir. Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa padasetiap penambahan persentasi tar pada setiap jenisbatubara akan menghasilkan yield stress yangberbeda – beda. Untuk batubara lignit, nilai yieldstress tertinggi yaitu pada penambahan tar 15%dengan nilai yield stress 101,05, batubara hasil UBCpada penambahan tar 10% dengan nilai yield stress89,91 dan batubara bituminus pada penambahan tar15% dengan nilai yield stress paling tinggi yaitu134,56. Hal ini menunjukkan bahwa batubarabituminus memiliki kestabilan alir paling baik daribatubara lignit dan batubara hasil UBC.

3. Pengaruh Penambahan Tar Terhadap NilaiKalorPenambahan Tar pada pembuatan Coal Tar

Mixture (CTM) diharapkan dapat menambah nilaikalor dari setiap batubara yang digunakan karena tarsendiri memiliki nilai kalor yang tinggi yaitu 6637kal/gr, sedangkan batubara yang dipakai memilikinilai kalor berbeda – beda. Untuk batubara lignit,nilai kalornya adalah 4961 kal/gr, batubara bituminus6210 kal/gr dan batubara yang sudah di upgradingmemiliki nilai kalor 5249 kal/gr. Nilai Kalor CTMtidak dapat ditentukan dengan menggunakan BombCalorimeter seperti yang dilakukan pada analisisawal karena CTM sudah berbentuk fluida.

Maka dari itu, penentuan nilai kalor pada CTMdilakukan dengan menghitung konsentrari batubaradan tar dari setiap CTM yang dikalikan denganmasing – masing nilai kalor yang dapat dilihathasilnya pada Tabel 2. Berikut persamaan yangdigunakan untuk menentukan nilai kalor CTM(Thasmiadi, 2013).

NK = (K Bb) x (NK Bb) + (K T) x (NK T) (1)

Dimana :NK : Nilai Kalor (Kal/gr)K : Konsentrasi (%)Bb : BatubaraT : Tar

Analisis kalor berdasarkan perhitungankomposisi persentase tar dan batubara untuk menjadiCTM menunjukkan perbedaan yang signifikan untuksetiap penambahan tar pada masing – masing jenisbatubara. Pada batubara lignit, persentasepenambahan tar pada 15% memiliki nilai kalor palingtinggi yaitu 3.811,51 kal/gr. Pada batubaraBituminus, persentase penambahan 15% tar jugamenghasilkan CTM dengan nilai kalor paling tinggi,yaitu 4.721,61 kal/gr. Selanjutnya, pada batubaraHasil UBC persenstase penambahan tar 10%menghasilkan nilai kalor CTM paling tinggi yaitu4.075,62 kal/gr.

Kajian Coal Tar Mixture Berdasarkan Persentase Campuran Batubara, Tar dan Air dalam IntervalViskositas 900 - 1100 Cp

Dari hasil analisis kalor untuk ketiga batubarayang digunakan, penambahan tar 15% pada batubarabituminus menghasilkan nilai kalor yang palingtinggi.

Tabel 2. Analisis kalor coal tar mixture (ctm)

Pada dasarnya ketiga batubara, yaitu batubaralignit, batubara bituminus dan batubara hasil UBC,bisa dijadikan bahan baku dalam pembuatan CoalTar Mixture (CTM). Namun dapat disimpulkan satubatubara yang paling baik untuk dijadikan CTM.Pengambilan kesimpulan berdasarkan karakteristikCTM yang harus dipenuhi (Kementrian ESDM2011), yaitu:a. Mempunyai konsentrasi batubara yang tinggi (±

60%).b. Viskositas CTM hendaknya berkisar di antara 900

-1.100 cP saat dialirkan untuk proses pembakaran.c. Memiliki nilai yield stress optimum hingga

dihasilkan CTM dengan kestabilan baik.d. Memiliki nilai kalor tinggi untuk mempermudah

proses pembakaran

Dari 54 kali percobaan pembuatan CTM makadidapatkan sembilan hasil uji CTM yang memenuhikriteria pembuatan CTM berdasarkan nilai viskositasagar CTM tersebut dapat dialirkan .

Parameter berikutnya mengacu pada konsentrasibatubara pada CTM. Batubara Bituminus danBatubara Hasil UBC masing - masing memilikikonsentrasi paling tinggi yaitu 65% untukpenambahan tar 10% dan 60% untuk penambahan tar15%. Sedangkan pada penambahan tar 17,5% tidakmemenuhi kriteria karena konsentrasi batubara hanyasampai 55%. Namun Batubara bituminus lebihunggul karena memiliki nilai yield stress dan nilaikalor yang tinggi dengan perbedaan yang signifikanterhadap batubara hasil UBC.

Dari penelitian yang telah dilakukan maka dapatdiambil kesimpulan bahwa batubara Bituminusmerupakan batubara yang paling baik sebagai bahanbaku pembuatan CTM dengan persentase batubara60% dan tar 15%.

KESIMPULAN

Dari uraian yang telah diuraikan pada bab-babsebelumnya, dapat ditarik kesimpulan sebagaiberikut:a. Tar dari limbah gasifikasi batubara bisa

dimanfaatkan kembali untuk menghasilkan CoalTar Mixture (CTM) dengan penambahanpersentase tar pada ketiga jenis batubara yangdigunakan dalam pembuatan CTM paling tinggiadalah 17,5 %, karena pada penambahanpersentase tar 20 % CTM sudah berbentukgumpalan dan tidak bisa dialirkan.

b. Batubara bituminus dengan campuran batubara60%, tar 15%, air 24,4 % dan zat aditif yangmasing – masing ditambahkan 0,3% denganviskositas fluida 1.038,30 cP merupakanbatubara yang paling baik untuk dijadikancampuran CTM karena memiliki nilai yieldstress paling tinggi yaitu 134,56 Pa. Hal inimenunjukkan bahwa CTM tersebut memilikinilai kestabilan paling baik dan tidak cepatmengendap sehingga mempermudah dalamproses pengaliran melalui pipa. Nilai kalorCTM yang dihasilkan pun cukup tinggi yaitumencapai 4721,61 kal/gr (nilai kalor dalambentuk fluida) sehingga akan mempermudahdalam proses pembakaran karena komposisi airyang lebih sedikit akan mempercepat prosespembakaran.

c. Persentasi komposisi batubara dan tar padapembuatan CTM mempengaruhi nilai kalor dariCTM. Semakin banyak persentase batubara dantar yang dicampurkan, maka semakin sedikitjumlah air pada campuran CTM sehingga nilaikalornya akan semakin meningkat.

UCAPAN TERIMAKASIH

1. Dr. Ir. Miftahul Huda selaku Kepala PusatPenelitian dan Pengembangan TeknologiMineral dan Batubara yang telah memberikanizin untuk melakukan penelitian

2. Prof. Dr. Datin Fatia Umar, Ir., M.T dan IrnaSusanti selaku pembimbing dalam kegiatanpenelitian di Pusat Penelitian danPengembangan Teknologi Mineral dan Batubara

DAFTAR PUSTAKA

Casal, M. D., Diez, M. A., Alvarez, R., Barriocanal,C. (2008). Primary Tar Of Different Coking CoalRanks. International Journal of Coal Geology,76, 237-242.

Sukandarrumidi. (2005). Batubara danPemanfaatannya. Pengantar Teknologi BatubaraMenuju Lingkungan Bersih. Yogyakarta:Universitas Gajah Mada.

Lappas, A. A., Papavasiliou, D., Batos, K., Vasalos,I. A. (1990). Product Distribution and Kinetik

BbTar(%)

Batubara(%)

Viskositas(cP)

YieldStress(Pa)

NilaiKalor

(kal/gr)

Lig

nit 10 60 953,62 80,56 3735,6

15 55 955,12 101,05 3811,517,5 40 945,00 33,50 3209,4

Bitu

min

us

10 65 1093,10 70.51 4700,215 60 1038,30 134,56 4721,6

17,5 55 1078,00 84,92 3956,0

Has

ilU

BC

10 65 943,64 89,91 4075,615 60 952,62 59,64 3813,1

17,5 55 967,00 14,87 3523,6

Ega, S., et al.

Prediction on Greek Lignite Pyrolysis. J. Fuel.Chem, 69, 1304-1308.

Sodikin, I., Khairunnisa, H Suprapto, S.,Soemaryono, Heryadi, D. (2010). Karakteristiklimbah gasifikasi batubara. Laporan TeknikPengembangan. Bandung: Puslitbang TeknologiMineral dan Batubara.

Umar, D. F., Komaruddin As., Atmini, S. (1992).Pengkajian pembuatan bahan bakar Coal WaterMixture (CWM) dari Batubara Bukit AsamSumatera Selatan. Laporan TeknikPengembangan No.159. Bandung: PuslitbangTeknologi Mineral dan Batubara.

Umar, D. F., Setiawan, L., Kunrat, T. S., Hanafiah,N., Sriatmini, Somadi, E., et.al. (2010). Teknologipembuatan dan pembakaran Coal Water Fuelskala pilot 4 ton/hari dari batubara hasil prosesUpgraded Brown Coal (UBC) . Laporan TeknikPengembangan. Bandung: Puslitbang TeknologiMineral dan Batubara.

Kansil, F.E. (1993). Studi perilaku Carboxyl MethylCellulose (CMC) sebagai aditif dalam pembuatanCoal Water Mixture (CWM). Skripsi, FakultasMIPA: Universitas Pembangunan Nasional“Veteran”.

Wira, H. S. (2012). Pengenalan Analisis Instrumentaldan Tegangan Permukaan. Bandung: UniversitasKatolik Parahyangan.

James, R.W., Charles, E.W., Robert, E.W., Gregory,L.R. (2000). Fundamentals of momentum, heat,and mass transfer, 4th edition. library of congresscataloging-in-publication data. Oregon:Corvallis.

Thasmiadi, M. (2013). Pengkajian pembuatan CoalWater Mixture (CWM) dari batubara peringkatrendah hasil proses Upgrading Hot Water Drying(HWD). Skripsi, Fakultas Teknik: UniversitasIslam Bandung.

Kementrian Energi dan Sumber Mineral.(2011).(http://www.esdm.go.id/berita/56-artikel/5263-mengenal-coal-water-mixture-cwm-sebagai-pengganti-minyak-berat.pdf), diaksesApril 2014.


KAJIAN ANALITIS PEMBAKARAN BRIKET BATUBARA UNTUK TUNGKUPENGECORAN LOGAM

Imam Hidayat, Riman Sipahutar, Diah Kusuma PratiwiJurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM-32 Inderalaya (OI) Telp./ Fax. (0711) 580272Corresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Salah satu sumber energi alternatif yang dapat menjadi solusi untuk menggantikan minyak bumipada masa mendatang adalah briket batubara dengan kandungan energi 5900-6214 kcal/kg. Briket batubaramemiliki fixed carbon sekitar 38.55%, volatile matter 35.36%, ash 17.34%, dan Moisture 20.84% sehinggabriket batubara dapat dikonversi melalui proses gasifikasi. Gasifikasi merupakan metode mengkonversi secaratermokimia bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas (syngas) dalam wadah gasifier dengan menyuplai agengasifikasi seperti uap panas, udara dan lainnya. Pada penelitian ini jenis gasifier yang digunakan adalah updraftgasifier dengan simulasi Computational fluid dynamics (CFD) dan kajian analitis. Tujuan dari penelitian iniadalah mengamati pengaruh distribusi tekanan, perpindahan panas, kecepatan aliran, distribusi temperatur, polaaliran fluida yang terjadi di dalam gasifier. Dari hasil analisis dan pembahasan tersebut dapat ditarik kesimpulanbahwa temperatur keluar dari gas outlet pada gasifier sekitar 800- 900 K (527o- 627oC) dan temperatur gaskeluar harus diatas maksimum sekitar 300o-400o C karena akan terjadi temperature drop. Hasil simulasimenunjukkan temperatur ruang bakar pada fraksi campuran 0.1 temperatur pembakaran di briket batubaraadalah sekitar 1625 K = 1355oC. Berdasarkan simulasi dimungkinkan membuat tungku pengecoran logammenggunakan bahan bakar gas hasil gasifikasi briket batubara non karbonisasi.

Kata Kunci: Gasifikasi, computational fluid dynamics (cfd), updraft gasifier, briket batubara

PENDAHULUAN

Beberapa tahun terakhir ini energi merupakanpersoalan yang krusial di dunia. Krisis energi yangdisebabkan oleh pertumbuhan populasi pendudukdan menipisnya sumber cadangan minyak duniaserta permasalahan emisi dari bahan bakar fosilmemberikan tekanan kepada setiap negara untuksegera memproduksi dan menggunakan energiterbarukan. Selain itu, peningkatan harga minyakdunia hingga mencapai $100 US per barel jugamenjadi alasan yang serius yang menimpa banyaknegara di dunia terutama Indonesia. Lonjakanharga minyak dunia akan memberikan dampakyang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia.Konsumsi BBM yang tidak seimbang denganproduksinya sehingga terdapat defisit yang harusdipenuhi melalui impor. Menurut data ESDM(2006) cadangan minyak Indonesia hanya tersisasekitar 9 milliar barel. Apabila terus dikonsumsitanpa ditemukannya cadangan minyak baru,diperkirakan cadangan minyak ini akan habisdalam dua dekade mendatang.

Perkembangan ekonomi di era globalisasimenyebabkan pertambahan konsumsi energi diberbagai sektor kehidupan. Bukan hanya negara-negara maju, tapi hampir semua negara mengalami.Termasuk Indonesia, walaupun terkena dampakkrisis ekonomi, tetap mengalami pertumbuhan

konsumsi energi. Hal itu terlihat dari pemakaianenergi di Indonesia pada 2004 yang telah mencapailebih dari 453 juta SBM (setara barel minyak), jauhlebih tinggi dari pada sebelum krisis (1997).Sementara cadangan energi nasional akan semakinmenipis apabila tidak ditemukan cadangan energibaru. Oleh karena itu, perlu dilakukan berbagaiterobosan untuk mencegah terjadinya krisis energi.

Sehingga hal ini merupakan salah satufaktor yang mendominasi kenaikan harga pokokbiaya produksi di industri pengecoran logam.Gasifikasi briket batubara merupakan salah satupemanfaatan teknologi batubara yang dapatdigunakan untuk keperluan terutama untukkeperluan industri pengecoran logam. Prosesgasifikasi briket batubara sangat tergantung darijenis briket batubara, ukuran briket batubara, reaksikimia, difusi pori-pori briket batubara dan suhu.Ada tiga jenis gasifier yang banyak digunakanyaitu fix bed, entrained flow dan fluidized bed.Gasifier jenis fixed bed merupakan teknologigasifikasi yang sederhana, relatif murah dan tidakmemerlukan cooler untuk mendinginkan gasnyakarena suhu gas yang keluar dari gasifier lebihrendah dibandingkan dengan jenis entrained flowatau fluidized bed. Gasifier yang beroperasi padasuhu yang relatif rendah akan memerlukan waktutinggal karbon (carbon resident time) yang lebihlama. Penggunaan oksigen murni sebagai oksidan

I. Hidayat, et al.

akan menghasilkan efisiensi konversi karbon yanglebih tinggi dan biaya yang lebih besardibandingkan dengan menggunakan udara.

Tujuan Penelitian

1. Mengetahui distribusi tekanan, distribusiperpindahan panas, vektor kecepatan aliran,distribusi temperatur dan komposisi gas buangberdasarkan hasil simulasi CFD.

2. Membandingkan hasil perhitungan teoritisdengan hasil simulasi menggunakan softwareAnsys 13.0.

3. Memprediksi kemungkinan bisa atau tidakdibuat tungku pengecoran logam dengangasifikasi briket batubara.

4. Menguasai konsep teoritis pada bidangpengetahuan di dalam penelitian ini secaraumum dan khusus secara mendalam.

Batasan Masalah

1. Tidak melakukan kajian terhadap prosespembuatan alat.

2. Menggunakan briket batubara.3. Komposisi yang digunakan standar, Oksigen

(O2) 21% dan Nitrogen (N2) 79%.4. Tidak melakukan kajian terhadap proses

pembuatan briket batubara.5. Tidak melakukan kajian proses pembuatan

tungku pengecoran logam.6. Tidak melakukan kajian terhadap proses

pengecoran logam.

TINJAUAN PUSTAKA

Definisi GasifikasiGasifikasi merupakan salah satu upaya untuk

mengkonversikan batubara menjadi bahan bakargas. Upaya ini telah dikenal sejak 2 abad yang lalu,yaitu pada abad ke 19 sampai pertengahan abad 20yang dikenal dengan gas kota. Gas yang dihasilkanini merupakan campuran dari gas hidrogen dankarbon monoksida yang merupakan hasil konversidari batubara.Dalam gasifikasi total, batubara bereaksi denganpereaksi yang berupa udara, oksigen, uap air,karbondioksida atau campuran dari gas-gastersebut. Bahan-bahan organik dari batubara diubahseluruhnya menjadi produk gas sehingga yangtersisa dalam reaktor adalah abu. Reaksi utamaterjadi pada proses gasifikasi yang menggunakanpereaksi udara disebut sebagai pembakaran taksempurna (partial combustion) terhadap batubara.

Fixed Bed

Pada tipe ini, batubara diumpankan dari ataskemudian perlahan-lahan turun kebawah dandipanaskan oleh gas panas dari arah bawah.Batubara melewati zona karbonisasi kemudianzona gasifikasi, akhirnya sampai pada zonapembakaran pada bagian bawah gasifier tempatreaktan gas diinjeksi. Sistem ini diilustrasikan padaGambar 1 berikut ini :

Gambar 1. Fixed bed gasifier (Tricahyandaru Fdan Priambodo YD, 2008)

Reaksi kimia yang terjadi dalam fixed bed gasifier,yaitu :

Gambar 2. Reaksi kimia yang terjadi dalam fixedbed gasifier (Tricahyandaru F danPriambodo YD, 2008)

Pada proses gasifikasi dengan fixed bed gasifierada 4 zona reaksi yaitu :1. Zona devolatilisasi

Pada zona ini terjadi penguapan uap air dan zat-zat volatil yang terkandung dalam batubara.

2. Zona GasifikasiPada zona ini uap air yang dialirkan dan CO2

yang terbentuk dari pembakaran sempurnabereaksi dengan batubara pada suhu tinggimembentuk gas sintesis yang terdiri dari CO, H2

dan N2.3. Zona Pembakaran

Pada zona ini oksigen yang masuk bereaksidengan sebagian batubara membentuk CO2 danH2O yang diperlukan dalam reaksi gasifikasi.

4. Zona abu

Kajian Analitis Pembakaran Briket Batubara Untuk Tungku Pengenceran Logam

3

Zona ini adalah tempat penampungan abu yangdihasilkan, baik hasil reaksi pembakaran maupunreaksi gasifikasi.

Jenis-Jenis Fixed Bed GasifierBerdasarkan aliran udara yang dipasok ke

dalam kolom bahan bakar fixed bed gasifier dibagimenjadi tiga jenis, yaitu updraft gasifier, downdraftgasifier, dan crossdraft gasifier.

Updraft GasifierPada gasifier jenis ini, udara masuk melalui

bagian bawah gasifier melalui grate. Aliran udaraini berlawanan arah (counter current) dengan aliranbahan bakar yang masuk dari bagian atas gasifier.

Downdraft GasifierDowndraft gasifier dirancang untuk

membatasi kandungan minyak dan tar yangterbawa bersama gas produser. Pada downdraftgasifier, udara dimasukkan ke dalam aliran bahanbakar padat (packed bed) pada atau di atas zonaoksidasi. Aliran udara ini searah (co-current)dengan aliran bahan bakar yang masuk ke dalamgasifier.

Crossdraft GasifierCrossdraft gasifier merupakan jenis gasifier

yang khusus dirancang untuk arang (charcoal).Gasifier ini tidak ideal. Gasifier jenis ini memilikibeberapa kekurangan, diantaranya adalah: proseshanya ditujukan untuk arang kualitas tinggi,temperatur gas keluaran gasifier tinggi, CO2 yangtereduksi rendah, dan kecepatan gas tinggi. Hal inidisebabkan oleh design crossdraft gasifier yangpenempatan penyimpanan abu, zona pembakarandan pereduksiannya terpisah.

Briket BatubaraBatubara adalah mineral organik yang dapat

terbakar. Terbentuk dari sisa tumbuhan purba yangmengendap di dalam tanah selama jutaan tahun.Endapan tersebut selanjutnya berubah bentukakibat proses fisika dan kimia yang berlangsungselama jutaan tahun. Oleh karena itu, batubaratermasuk dalam katagori bahan bakar fosil.

Jenis-Jenis Briket Batubara

1. Jenis Berkarbonisasi (super), jenis inimengalami terlebih dahulu proses karbonisasisebelum menjadi Briket. Dengan proseskarbonisasi zat – zat yang terkandung dalamBriket Batubara tersebut diturunkan serendahmungkin sehingga produk akhirnya tidakberbau dan berasap, namun biaya produksimenjadi meningkat karena pada batubaratersebut terjadi rendemen sebesar 50%. Briketini cocok untuk digunakan untuk keperluanrumah tangga serta lebih aman dalampenggunaannya.

2. Jenis Non Karbonisasi (biasa), jenis yang initidak mengalamai dikarbonisasi sebelumdiproses menjadi Briket dan harganyapun lebihmurah. Karena zat terbangnya masihterkandung dalam briket batubara maka padapenggunaannya lebih baik menggunakantungku (bukan kompor) sehingga akanmenghasilkan pembakaran yang sempurnadimana seluruh zat terbang yang muncul daribriket akan habis terbakar oleh lidah apidipermukaan tungku. Briket ini umumnyadigunakan untuk industri kecil.

Konsep Pembakaran Briket BatubaraBahan baku untuk membuat briket batubara

non karbonisasi adalah : 82% batubara, 13.5 %tanah liat, 4 % tapioka, 0.5 % air (uap). Karenabriket mengandung batubara, maka komposisikimia briket adalah komposisi batubara ditambahdengan abu yang berasal dari tanah liat dan uap air.Unsur-unsur yang dikandung dalam briket adalah :C, H, O, S, N, uap air, dan karbon. Sedangkanoksida-oksida yang terkandung didalam tanah liatakan tetap berada dalam kandungan abu sisapembakaran. Masing-masing unsur yang dikandungdidalam briket akan bereaksi dengan oksigen dariudara selama proses reaksi pembakaranberlangsung. Kalor yang dilepaskan pada saatpembakaran briket batubara sebenarnya adalahmerupakan energi yang dilepas oleh reaksieksotermis pada reaksi antara C, S, H, denganoksigen.

Pembakaran briket dipengaruhi oleh ukuranbriket. Briket dengan ukuran lebih besar dari 5.5 x4.0 cm, akan mempunyai energy aktivasi lebihbesar dari 41.14 (kJ/mol), sehingga effektivitaspembakaran akan berkurang dengan semakinbesarnya ukuran briket. Perbandingan pembakaranantara briket batubara yang mengandung kadar airlebih dari 10 % dengan briket kering yang tidakmengandung kadar air menunjukan bahwa waktupenyalaan akan bertambah dengan semakinbanyaknya kandungan kadar air, namun akansemakin berkurang dengan semakin tingginyatemperatur. Laju pembakaran briket akanberkurang dengan bertambahnya kandungan air.Untuk kandungan air 10 %– 20 %, maka lajupembakaran adalah 0.0508 – 0.0439 s-1. Sedangkanwaktu yang diperlukan untuk menyala adalah 15 –30 menit pada temperatur 700 C. Semakin banyakkandungan air, maka pengurangan beratpun akansemakin lambat. Pengurangan berat ini menjadi0.7 – 0.8 dari berat semula setelah 30 menit, danmulai konstant mencapai 0.5 – 0.6 setelah 90menit. Laju pembakaranpun meningkat hinggalebih dari 0.02 min-1 setelah 15 menit.

Hubungan antara temperatur bara dan energypanas yang dilepaskan adalah :

pAp

A CT

H

I. Hidayat, et al.

Sehingga kalor yang dilepaskan dari hasilreaksi pembakaran adalah:

0 0

0 00

00000 1T

T

T

T

T

T

T

T

pDpCpBpATrr dTdCdTcCdTbCdTaCa

HH

Atau dapat ditulis dengan persamaan sebagaiberikut :

000TTCNTTCNHH

reactpiiprodpiTT i

Namun pada suatu reaksi kimia terdapatketerbatasan kemampuan reaktan untuk bereaksi,sehingga dalam proses pembakaran diperlukanudara lebih. Oleh karena itu ternyata bahwa denganpembakaran natural draft, konsumsi oksigen hanyamencapai 14.70 % dan temperatur maksimum yangdapat dicapai hanya 910 C. Produksi CO < 2 %dan CO2 < 14 %.

Computational Fluid Dynamics (CFD)CFD adalah penghitungan yang

mengkhususkan pada fluida, mulai dari aliranfluida, heat transfer dan reaksi kimia yang terjadipada fluida. Atas prinsip-prinsip dasar mekanikafluida, konservasi energi, momentum, massa, sertaspecies, penghitungan dengan CFD dapatdilakukan. Secara sederhana proses penghitunganyang dilakukan oleh aplikasi CFD adalah dengankontrol-kontrol penghitungan yang telah dilakukanmaka kontrol penghitungan tersebut akandilibatkan dengan memanfaatkan persamaan-persamaan yang terlibat.

Gambaran Umum Proses CFDHasil yang didapat pada kontrol poin terdekat

dari penghitungan persamaan yang terlibat akanditeruskan ke kontrol point terdekat lainnya secaraterus menerus hingga seluruh domain terpenuhi.Akhirnya, hasil yang didapat akan disajikan dalambentuk warna, vektor dan nilai yang mudah untukdilihat dengan konfigurasi jangkauan diambil darinilai terbesar dan terkecil.

Secara umum proses penghitungan CFDterdiri atas 3 bagian utama:1. Preposessor2. Processor3. Post processor

Prepocessor adalah tahap dimana data diinputmulai dari pendefinisian domain serta pendefinisankondisi batas atau boundary condition. Ditahap itujuga sebuah benda atau ruangan yang akan analisadibagi-bagi dengan jumlah grid tertentu atau seringdisebut juga dengan meshing. Tahap selanjutnyaadalah processor, pada tahap ini dilakukan prosespenghitungan data-data input dengan persamaanyang terlibat secara iteratif. Tahap akhir merupakantahap post processor dimana hasil perhitungandiinterpretasikan ke dalam gambar, grafik bahkananimasi dengan pola-pola warna tertentu.


Adapun metodologi penelitian ini dapatdilihat pada Gambar 3 di bawah ini :

Gambar 3. Diagram Alir Metode Penelitian

Prosedur Pemodelan dan Simulasi GasifierMenggunakan Software CFD

CFD merupakan bentuk perangkat lunakdalam komputer yang digunakan untukmensimulasikan aliran fluida, perpindahan panasdan massa, reaksi kimia, dan berkaitan denganfenomena terkait. Perangkat lunak ini membantusecara terperinci pengembangan produk danoptimalisasi rancangan.

Sebelum melakukan simulasi CFD terlebihdahulu membuat model geometri 2 dimensi untukpercontohan gasifier dan aliran wilayah dibuatdengan menggunakan Solidworks 2010. Model 2-dimensi mempermudah pemodelan simulasidibandingkan dengan 3-dimensi dalam prosespengerjaan program komputer ketika menjalankansimulasi.

Gambar 4. Dimensi Updraft Gasifier

Prosedur PemodelanDiagram berikut mengilustrasikan prosedur

yang sederhana untuk proses secara keseluruhandalam simulasi dan pemodelan.


5

Gambar 5. Diagram Alir Simulasi

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Briket yang digunakan adalah briket type telurdengan ukuran rata-rata 50 x 50 x 40 (mm3). Briketyang dijadikan sampel pada eksperimen inimenggunakan pengikat dari tanah liat (bentonite).Pengikat ini adalah jenis anorganik yang sama halnya dengan briket yang menggunakan pengikatsemen. Jenis pengikat amat berpengaruh terhadapkarakteristik thermal dan pembakaran briket. (DiahKusuma Pratiwi, 2011)

Adapun data komposisi briket batubara nonkarbonisasi ditunjukkan pada Tabel 4.1 berikut:

Tabel 1. Data Komposisi Briket Batubara NonKarbonisasi

Ultimate Analysis Percentage (%)Hidrogen 6,2Karbon 56,7

Nitrogen 0,75Oksigen 13,8Sulfur 0,87

Proximate Analysis Percentage (%)Moisture 20,84

Volatile matter 35,36

Fixed carbon 38,55Ash 17,34

Tabel 2. Berat molekul pada Briket Batubara NonKarbonisasi

Unsur Atom Berat Molekul (mole)

Karbon 56,7 / 12 = 4,725

Sulfur 0,87 / 32 = 0,0271

Hidrogen 6,2 / 2 = 3,1

Oksigen 13,8 / 32 = 0,431

Nitrogen 0,75 / 28 = 0,026

Tabel 3. Jumlah kandungan akhir unsur gas buangdengan excess air 27,5 % untuk setiap22,05 lb atau 10 kg Briket Batubara

Unsur Gas Buang Berat Unsur (kg)

CO2 94,472

H2O 25,333

SO2 0,789

O2 23,478

N2 207,229

Hasil Analisa CFD Updraft GasifierLangkah pertama dalam melakukan analisa

menggunakan Ansys Fluent adalah membuat desaindari updraft gasifier secara baik. Analisis data dariAnsys Fluent terdiri dari diskretisasi, iterasi danprediksi total temperature dan tekanan. Prosesanalisa CFD ditunjukkan dalam grafik relaksasi dankontur dari temperatur dan tekanan sehingga dapatdiketahui seberapa optimum kondisi operasi yangterjadi.

Gambar 6. Grid Gasifier Biofuel

DiskretisasiDiskretisasi digunakan dalam rangka

meningkatkan solusi akurasi. Skala residual dalamhal ini menunjukkan proses yang terjadi setelahbiofuel terbakar didalam gasifier dan menghasilkanoutput berupa energi dan momentum dalam volume

I. Hidayat, et al.

reaktor. Dalam proses pembakaran biomassadidalam gasifier juga menghasilkan output berupasynthetic gas Oksigen, Karbon, Hidrogen danNitrogen dalam bentuk molekul gas. Iterasi dalamgambar 4.4 melakukan pengulangan hingga kurangdari 1802 kali dan mendapatkan kondisi yang stabildengan ditunjukkan dari grafik parameter residualyang linier dan tidak terjadi penurunan secarasignifikan.

Hasil Kontur Updraft GasifierPada analisa kontur dari updraft gasifier,

penggambaran temperatur dan tekanan dalambentuk kontur yaitu kontur suhu dan tekanan padaruang pembakaran briket batubara. Suhu dantekanan dari partikel di dalam updraft gasifiermerupakan fokus utama dari sebuah penggambaranterperinci sebagai hubungan dalam teori yangsecara eksklusif menentukan sejauh mana bahanpadat bereaksi. Suhu partikel dipengaruhi olehbentuk perpindahan radiasi dan konveksi, konduksiinternal, reaksi kimia dan juga sebagian besar olehdampak panas dinding. Partikel residen merupakanfungsi dari laju aliran gas dan pada jalur partikelyang berlangsung di dalam reaktor yang tergantungpada kepadatan partikel, gaya gravitasi, ukuran,dan kapasitas panas.

Gambar 7. Kontur Temperatur Total

Proses yang terjadi pada area pembakaran(Oxidation/Combustion Area) menunjukkantemperatur yang lebih tinggi pada bagian atas gratedisebabkan efek dari pembakaran dimanatempatnya pada dinding dekat oxidizer inlet.

Kontur tekanan total menunjukkan distribusitekanan pada masing-masing sisi dari updraftsetelah pembakaran. Pada keadaan total, tekanantersebut bersifat isotropik, yaitu bekerja denganbesar yang sama ke segala arah.

Proses pembakaran biofuel didalam gasifiermengakibatkan tekanan udara dan gas didalamreaktor semakin meningkat. Dari prediksitemperatur yang terjadi selama proses pembakarandidalam ruang pembakaran gasifier, semakin

kebawah suhu semakin meningkat layaknya prosesdrying, combustion dan pyrolysis.

Pada simulasi, temperatur maksimum didalamupdraft gasifier adalah sebesar 1300oC dengankontur distribusi tekanan sebesar 4.18 x10-1 Paseperti yang ditunjukkan pada gambar 8 dibawahini.

Gambar 8. Kontur Tekanan Total

Residu padat dari proses pirolisis, berubahmenjadi campuran gas CO, CO2, H2 dan H2Odalam pengurangan atmosfer yang biasanya terdiridari CO2 dan H2O dan menjadi gasifikasi arangpada proses endoterm, beberapa sumber panas yangdiperlukan. Sumber panas umum adalahpembakaran dari bahan yang mudah menguapdilepaskan selama pirolisis. Penambahan agenoksidasi yang diperlukan untuk proses pembakaran.Adapun kontur temperatur komposisi gasditunjukkan pada beberapa gambar dibawah ini.

Gambar 9. Kontur Komposisi Gas N2


7

Gambar 10. Kontur Komposisi Gas CO

Gambar 11. Kontur Komposisi Gas H2

Gambar 12. Kontur Komposisi Gas O2

Kecepatan aliran fluida di dalam gasifier dantotal kecepatan tertinggi pada saat pembakaransebesar 2.85 x 101 m/s di mana daerah yangmengalami kecepatan tersebut terletak pada bagianatas dan menekan keluar menuju ke arah gas outlet.

Pada bagian oxidizer inlet, kecepatan aliranudara sebesar sekitar 9.31 m/s. Hal ini sesuai padaparameter nilai yang dimasukkan di perhitunganmenggunakan kecepatan aliran udara sebesar 9 m/s.

Simulasi non-premix combustion untuk briketbatubara non karbonisasi dilakukan dengan tujuanuntuk memprediksi temperatur maksimum rata-ratayang dapat dicapai dari pembakaran briket batubaranon karbonisasi didalam ruang bakar tungku.

Gambar 13. Kontur Kecepatan Aliran Udara didalam Gasifier

Simulasi dilakukan dengan memasukkan datakomposisi kimia hasil analisa proksimate danultimate briket dengan nilai kalor 6412 kcal/kg.Berikut ini ditampilkan Tabel 4.4 komposisi briketbatubara non karbonisasi dengan nilai kalor 6412kcal/kg.

Gambar 14. Garfik hubungan antara temperaturmaksimum rata-rata dengan fraksicampuran udara dan briket batubaranon karbonisasi yang mempunyainilai kalor 6214 kcal/kg

Pada simulasi ini di dapat data hubunganantara temperatur maksimum rata-rata bara briketdengan fraksi campuran briket dan oksigen dalamudara. Pada Gambar 4.14 diatas tampak bahwatemperatur maksimum untuk briket dengan nilaikalor 6214 kcal/kg adalah 3600 K di capai padafraksi campuran 1.

I. Hidayat, et al.

Gambar 15. Grafik hubungan antara fraksi molCO dengan fraksi campuran udaradan briket batubara non karbonisasiyang mempunyai nilai kalor 6214kcal/kg

Energi bebas adalah jumlah maksimum energiyang dibebaskan pada suatu proses yang terjadipada suhu tetap dan tekanan bebas. Energi bebas dilambangkan dengan ∆G. Perhitungan temperaturpada masing-masing komposisi gas dapat dicaridengan perubahan energi bebas standar dankonstanta kesetimbangan ditunjukkan sebagaiberikut.

∆oG = -Ru.T.ln kp.c

Tabel 4. Temperatur pada masing-masingkomposisi gas

∆oG UnsurTemperatur (T)

Kelvin Celcius∆oG CO2 1646,3075 1348,307453∆oG CO 573,04634 275,0463351∆oG H2O 954,32038 656,3203825∆oG NO2 216,39878 -81,60121634∆oG SO2 1253,8554 955,855422


Berikut kesimpulan dan saran dari penelitianini:

KesimpulanDari analisis dan pembahasan mengenai

proses gasifikasi biofuel menggunakan pemodelanCFD menjelaskan kondisi operasi yang terjadididalam updraft gasifier dan parameter yangmempengaruhi proses pembakaran biofuel danenergi yang dihasilkan. Dari hasil analisis danpembahasan tersebut dapat ditarik kesimpulan:

1. Bahwa temperatur keluar dari gas outlet padagasifier sekitar 800 – 900 K (527o- 627oC) dantemperatur gas keluar harus diatas maksimumsekitar 300o – 400o C karena akan terjaditemperature drop.

2. Hasi simulasi menunjukkan temperatur ruangbakar pada fraksi campuran 0.1 temperaturpembakaran di briket batubara adalahsekitar1625 K = 1355oC.

3. Berdasarkan simulasi dimungkinkan membuattungku pengecoran logam menggunakanbahan bakar gas hasil gasifikasi briketbatubara non karbonisasi.

SaranPerlu dilakukan kajian penelitian lebih lanjut

terhadap rugi-rugi kalor yang mungkin terjadiselama penggunaan gas dari reaktor menuju tungkuatau furnace.

DAFTAR PUSTAKA

Diah Kusuma Pratiwi. 2011. Perancangan TungkuPengecoran Kuningan Menggunakan BahanBakar Briket Batubara Non Karbonisasi:Optimasi Teoritis dan Eksperimental.Universitas Indonesia.

Fiki Tricahyandaru, Yudho Danu Priambodo. 2008.Pengembangan dan studi karakteristikGasifikasi Batubara. Universitas Indonesia.

Fluent Inc. 2010. Theory Guide.Ansys Fluent 13.0.

Higman, C., Burgt, M.V.D., 2008. Gasification 2nd

Edition. Gulf Professional Publishing.

Keran D. Patela, N.K.Shahb, R. N. Patelc, 2013.CFD Analysis of Spatial Distribution ofVarious Parameters in Downdraft Gasifier.International Journal of ProcediaEngineering 51, p.764 – 769.

Kuo, Kenneth K. 1986. Principles of Combustion.John Wiley and Sons Inc. Singapore.

Levenspiel, Octave, 1972. Chemical ReactionEngineering 2nd Edition, John Wiley &Sons, New York.

Peter Quaak, Harrie Knoef, Hubert Stassen. 1999.Energy from Biomass A Review ofCombustion and Gasification Technologies.World Bank Technical Paper No. 442,Washington DC.

Prabir Basu. 2010. Biomass Gasification andPyrolysis Practical Design and Theory.Elsevier Inc.

Prabir Basu, 2006. Combustion and Gasification inFluidized Beds. Taylor and Francis Group,LLC.

William Kent. 1950. Mechanical Engineer’sHandbook Twelfth Edition. ToppanCompany. Japan.

http://andikahendra.wordpress.com/2013/03/09/gasifikasi-batubara-dan-bahan-bakar material-


9

kotor-menjadi-syngas-energi-bersih/diakses 10 September 2013.

http://fauzanahmad.wordpress.com/ diakses 20November 2013.

http://hanaherlinama.wordpress.com/2011/12/23/briket-batubara/ diakses 10 September 2013.

http://id.wikipedia.org/wiki/Hukum_kekekalan_massa diakses 15 Maret 2014.

http://www.pustakasekolah.com/hukum-kekekalan-energi.html diakses 15 Maret 2014.

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/kecepatan-reaksi-dan-energi/termokimia/ 11 Januari 2014.


PENGARUH TEMPERATUR DAN KOMPOSISI PADA PEMBUATAN BIOBRIKETDARI CANGKANG BIJI KARET DAN PLASTIK POLIETILEN

Selpiana 1*, A. Sugianto 1 , F. Ferdian 1

1Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author : [email protected]

ABSTRAK: Bahan bakar fosil yang merupakan bahan bakar konvensional yang penggunaannya meningkatsetiap tahunnya menuntut kita untuk menemukan energi alternatif dan energi terbarukan sebagai penggantibahan bakar fosil. Cangkang biji karet yang merupakan limbah perkebunan dan plastik polietilene sebagailimbah rumah tangga memiliki nilai energi yang menguntungkan tetapi masih kurang pemanfaatannya.Cangkang biji karet memiliki struktur yang keras dan memiliki kadar selulosa tinggi dapat dijadikan sebagaibahan baku pembuatan biobriket. Metode pembuatan biobriket dari cangkang biji karet dengan penambahanplastik polietilene secara garis besar melalui tahapan pembersihan, pengeringan, karbonisasi, pencampuran, danpercetakan. Pada penelitian ini variabel yang digunakan adalah Temperatur karbonisasi, komposisi campurandari arang cangkang biji karet dan plastik polietilene. Temperatur karbonisasi yang digunakan dimulai daritemperatur 400 oC, 450 oC, 500 oC, 550 oC, dan 600 oC. Sedangkan variabel komposisi yang digunakan yaitu;90 % BK : 0 % PP, 85 % BK : 5 % PP, 80 % BK : 10 %PP, 75 % BK : 15 % PP. Perekat yang digunakan barupalarutan kanji dengan kadar campuran 10% dari total berat biobriket. Dari penelitian yang dilakukan didapatbiobriket dengan kualitas optimal pada temperatur karbonisasi 550 oC dengan penambahan plastik polietilenesebanyak 15%, dimana nilai kalor sebesar 7036 cal.gr, kadar air lembab 6,31 %, kadar abu 1,47 %, kadar zatterbang 35,55 %, dan kadar karbon padat sebesar 56,67 %.

Kata Kunci: Biobriket, cangkang biji karet, plastik polietilen, karbonisasi, nilai kalor.

ABSTRACT: Fossil fuel is a conventional fuel that has grown up in utilization annually, it’s prosecute to findrenewable energy as alternative fuel. Rubber seed shell is a plantation waste and polyetilene plastic is ahousehold waste that have advantages in energy values, but it have less utilization. Rubber seed shell has hardstructure and high selulose percentage which be able to be used as biobricket feedstock. Manufacturing methodof rubber seed shell biobricket by addition of polyetilene plastic has outline such cleaning, drying,carbonization, mixing, and stamping. In this experiment , the variables was used involve carbonizationtemperature, mixture composition of rubber seed shell and polyetilene plastic. The carbonization temperaturewas used 400oC, 450oC, 500oC, 550oC, and 600oC. The composition of variable was used 90% RSS : 0% PP,85% RSS : 5% PP, 80% RSS : 10% PP, 75% RSS :15% PP. It was used starch solution as adhesive bypercentage 10% of total weight. In the experiment, high quality biobricket was obtained in 550oC carbonizationtemperature by added polyetilene plastic 15%, where caloric value about 7036 cal.gr, moisture percentage was6,31%, ash percentage 1,47%, volatile matter 35,55%, and fixed carbon percentage was about 56,67%.

Keywords: Biobricket, rubber seed shell, polyetilene plastic, carbonization, caloric value

PENDAHULUAN

Seiring dengan naiknya harga minyak bumidipasaran global menjadikan harga minyak tanahsebagai konsumsi publik yang paling besar, langkadan mahal dipasaran. Kesulitan itu tidak hanyasampai disitu, kenaikan harga minyak bumi jugamenyebabkan seluruh harga perdagangan barangdan jasa juga naik. Kenaikan harga bahan bakarminyak banyak berdampak terhadap kebutuhanmasyarakat untuk mencari energi alternatifpengganti minyak tanah dan gas.

Semakin terbatasnya jumlah bahan bakar fosilmemicu munculnya kebutuhan akan sumber energialternatif, bahkan energi yang terbarukan. Hal ini

tertera dalam Peraturan Presiden RepublikIndonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang KebijakanEnergi Nasional, yang menyatakan bahwapemerintah mengajak kepada seluruh pihakmaupun kalangan masyarakat Indonesia untukmenyukseskan pengembangan sumber energialternatif pengganti bahan bakar minyak. Olehkarena itu, usaha untuk mencari bahan bakaralternatif yang dapat diperbaharui (reneweble),ramah lingkungan dan bernilai ekonomis harusdilakukan untuk penyediaan sumber energi secaraberkesinambungan (sustainable). Hal ini akan lebihbaik lagi apabila berasal dari limbah, sehinggadapat menurunkan biaya produksi dan mengurangi

Selpiana, et al.

efek negatif penumpukan limbah terhadaplingkungan.

Karet alam merupakan salah satu komoditasutama sektor perkebunan. Pada tahun 2006 luasareal tanaman karet di Indonesia 3,34 juta hektardan menempati areal perkebunan terluas ketigasetelah kelapa sawit dengan luas 6,59 juta Ha dankelapa dengan luas 3,78 juta Ha. Tanaman karetyang berumur 10 tahun lebih dapat menghasilkan1500 buah/pohon. Setiap pohon diperkirakan dapatmenghasilkan sekitar 5000 butir biji/tahun/hadengan jumlah biji 200 biji/kg. Bagian biji karetsekitar 50-60 % kernel mengandung 40-50 %minyak. Berdasarkan hasil penelitian di BalaiPenelitian Perkebunan Bogor, kandungan minyakdalam biji karet sekitar 45–50 %. Minyak biji karetmengandung asam lemak jenuh 17–22 % yangterdiri dari asam palmitat, asam stearat, dan asamarakhidat. Sekitar 77–82 % berupa asam lemaktidak jenuh yang terdiri dari asam lemak oleat,linoleat, dan linolenat (Zuhelmi 2011).

Cangkang biji karet atau rubber seedshell(RSS) merupakan bagian pembungkus buahkaret luar setelah kulit buah. Struktur buah karetterdiri dari buah bulat yang didalamnya terdapantiga ruangan. Setiap ruangan dalam buah karetterdapat biji karet yang keras. Ruangan Buah karetini berbentuk dua kepingan yang simetrismembungkus biji karet yang disebut cangkang bijikaret. Cangkang biji karet ini sangat keras sepertitempurung kelapa dan biji kemiri. Cangkang bijikaret yang keras banyak mengandung zatpembentuk kayu-kayuan berupa serat alami.Menurut Hermanto dan Salman (2014), persenkomposisi pada berbagai serat alami berbeda-beda.Umumnya serat mengandung 60-80% selulosa, 5-20% lignin dan sisanya adalah kadar air hingga20%. Kandungan yang terdapat pada cangkang bijikaret apat dilihat pada tabel dibawah ini,

Tabel 1. Komposisi dalam cangkang biji karet(RSS)

Komposisi CangkangBiji Karet

Persentase(%)

Kadar air 14,3Kadar Abu 0,1

Serat dan berbagaisenyawa karbon

85,6

Dari kandungan serat tersebut untuk cangkangbiji karet terdapat kandungan hemiselulosa 66,4%dan selulosa 25,8%. Sisanya adalah kandunganlilin, lemak, resin, getah, flavonoid dan masihbanyak zat lain yang mencapai 7,8% (Hermantodan Salman, 2014).

Dengan luasnya lahan perkebunan karetIndonesia, khususnya provinsi Sumatra selatan,dan melihat banyaknya biji karet yang dapatdihasilkan dari satu batang biji karet,

menyebabkan cangkang biji karet dapat menjadisalah satu potensi biomassa yang dapatmenghasilkan energi. Maka tentu dapat menjadikemudahan tersendiri dalam mengatasi krisisenergi yang semakin menghantui. Apalagi denganadanya bayang – bayangan bahwa energi yangberasal dari fosil sudah tidak dapat diandalkan lagi.Adapun beberapa energi alternatif yang dihasilkandari bahan dasar biji karet salah satunya adalahpembuatan biobriket dari cangkang biji karet. Halini dikarenakan cangkang biji karet mempunyailapisan keras seperti tempurung kelapa.

Biobriket merupakan arang (salah satu jenisbahan bakar) yang dibuat dari aneka macam hayatiatau biomassa, contohnya kayu, daun, ranting,rerumputan, jerami padi, kertas, atau limbah-limbah pertanian lainnya yang dapat dikarbonisasi.Biobriket ini dapat digunakan melalui prosespengolahan, salah satunya menjadi biobriket.Biobriket adalah gumpalan-gumpalan ataubatangan-batangan yang terbuat dari bioarang(bahan lunak). Biobriket sebenarnya termasukbahan lunak yang dengan proses tertentu diolahmenjadi bahan arang keras dengan bentuk tertentu.Kualitas biobriket ini tidak kalah bagus daribahan bakar jenis arang lainnya. (Dwina 2010)

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifatbiobriket adalah berat jenis bahan bakar atau beratjenis serbuk arang, temperatur karbonisasi,kehalusan serbuk, dan tekanan(P) pencetakan.Selain itu, pencampuran formula dengan briketjuga berpengaruh terhadap sifat briket. MenurutArco dan Jasril (2010), syarat briket yang baikadalah briket yang permukaannya halus dan tidakmeninggalkan noda hitam di tangan. Selain itu,sebagai bahan bakar, briket juga harus memenuhikriteria sebagai berikut:a. Mudah dinyalakanb. Tidak mengeluarkan asapc. Emisi gas hasil pembakaran tidak mengandung

racund. Kedap air dan hasil pembakaran tidak berjamur

bila disimpan pada waktu lamae. Menunjukkan upaya laju pembakaran (waktu,

laju pembakaran, dan temperatur pembakaran)yang baik.

Tabel 2. Sifat Fisik Dan Kimia Briket ArangKomersial

SifatStandar

Indonesia Jepang Inggris USAKadar air

(%)8

6-8 3-4 6

Kadar abu(%)

83-6 8-10 18

Kadar zatterbang

(%)

1515-20 16 19

Nilai kalor(kal/gr)

5000 6000-7000

7300 6200

Proses Pembuatan Biobriket Cangkang Biji Karet dan Plastik Polietilene

Biobriket ini dapat dimanfaatkan denganteknologi sederhana, tetapi panas (nyala api) yangdihasilkan cukup besar, lama dan juga cukup aman.Biobriket ini cocok digunakan oleh pedagang, ataupara pengusaha yang memerlukan pembakaranyang terus menerus dalam jangka waktu yangcukup lama.

Ditinjau dari segi polusi udara, briketbioarang ini relatif lebih aman dibandingkandengan bahan bakar dari batubara ataupun minyaktanah. Bahan bakar minyak tanah ataupun batubaraakan menghasilkan CO2 yang berlebihan diatmosfir kita. Kelebihan CO2 di amosfir bumi iniakan menimbulkan terjadinya pencemaran udaraseperti terjadinya hujan asam atau rusaknyalapisan ozon yang dapat membahayakan kelestariansemua makhluk di muka bumi ini.

Berdasarkan kenyataan tersebut di atas, makajelaslah bahwa penggunaan biobriket sebagaisumber energi mempunyai prospek yang cukupcerah di masa mendatang, serta merupakanalternatif yang cukup baik untuk diversifikasisumber energi sekaligus turut mendukung upayapelestarian lingkungan.

Biobriket memiliki beberapa kelebihandibandingkan dengan arang biasa(konvensional), antara lain:1. Panas yang dihasilkan oleh biobriket relatif

lebih tinggi dibandingkan dengan kayu biasadan nilai kalor yang dihasilkan dapat mencapai6.000 kalori.

2. Biobriket bila dibakar tidak menimbulkan asapataupun bau, sehingga untuk masyarakat yangekonomi lemah yang tinggal di kota-kotadengan ventilasi perumahannya kurangmemadai, sangat praktis untuk menggunakanbiobriket.

3. Setelah biobriket terbakar (menjadi bara) tidakperlu dilakukan pengipasan atau diberi udara.

4. Teknologi pembuatan biobriket sederhana dantidak memerlukan bahan kimia lain kecualiyang terdapat dalam bahan briket itu sendiri.

5. Peralatan yang digunakan juga cukupsederhana, cukup dengan alat yang dibentuksendiri.

Proses pembriketan adalah proses pengolahanyang mengalami perlakuan penggerusan bahanbaku, pencampuran, pencetakan dan pengeringanpada kondisi yang telah ditentukan, sehinggadiperoleh briket yang memiliki bentuk, ukuranfisik, dan sifatkimia tertentu. Tujuan pembriketanadalah agar meningkatkan kualitas bahan sebagaibahan bakar, mempermudah dalam penanganan dantransportasi serta mengurangi kehilangan bahandalam bentuk debu pada proses pengangkutan.Pemilihan proses pembriketan tentunya harusmengacu pada segmen pasar agar dicapai nilaiekonomi, teknis dan lingkungan yang optimal.

Proses karbonisasi adalah proses pembakarantidak sempurna dari bahan-bahan organik denganjumlah oksigen yang sangat terbatas, yangmenghasilkan arang serta menyebabkan penguraiansenyawa organik yang menyusun struktur bahanmembentuk uap air, methanol, uap-uap asam asetatdan hidrokarbon (Arco dan Jasril 2010).

Proses karbonisasi dibagi menjadi empattahap sebagai berikut :a) Penguapan air, kemudian penguraian selulosa

menjadi destilat yang sebagian besarmengandung asam-asam dan metanol.

b) Penguraian beberapa selulosa secara intensifhingga menghasilkan gas serta sedikit air.

c) Penguraian senyawa-senyawa lignin sehinggamenghasilkan lebih banyak tar yang akanbertambah jumlahnya pada waktu yang lamadan suhu tinggi.

Beberapa tipe / bentuk briket yang umumdikenal, antara lain : bantal (oval), sarang tawon(honey comb), silinder (cylinder, telur (egg), danlain-lain. Adapun keuntungan dari bentuk briketadalah sebagai berikut :a) Ukuran bisa disesuaikan dengan kebutuhan.b) Porositas bisa diatur agar memudahkan

pembakaran.c) Mudah dipakai sebagai bahan bakar.

Secara umum ada beberapa spesifikasi briketyang dibutuhkan oleh konsumen adalah sebagaiberikut :a) Daya tahan briket.b) Bentuk dan ukuran yang sesuai untuk

penggunaannya.c) Bersih (tidak berasap), terutama untuk sektor

rumah tangga.d) Bebas gas-gas berbahaya.e) Sifat yang sesuai dengan kebutuhan

(kemudahan dibakar, efisiensi energi,pembakaran yang stabil).

Beberapa faktor yang perlu diperhatikandidalam pembuatan briket antara lain :a) Bahan baku

Briket dapat dibuat dari bermacam-macambahan baku, seperti tempurung kelapa, bngkoljagung, serbuk gergaji, dll. Senyawa utama yangharus terdapat didalam bahan baku adalah selulosa.Semakin besar kandungan selulosa semakin baikkualitas briket.b) Bahan pengikat

Untuk merekatkan partikel-partikel zat dalambahan baku pada proses pembuatan briket makadiperlukan zat pengikat sehingga dihasilkan briketyang menyatu. Menurut Retta dan Chumaidi (2012)Pemilihan bahan pengikat dapat dibagi sebagaiberikut :1) Berdasarkan sifat / bahan baku perekatan briketBeberapa karakteristik bahan baku perekatan untukpembuatan briket adalah sebagai berikut :a) Memiliki gaya kohesi yang baik bila dicampur

dengan semikokas atau batu bara.

Selpiana, et al.

b) Mudah terbakar dan tidak berasap.c) Mudah didapat dalam jumlah banyak dan

murah harganya.d) Tidak mengeluarkan bau, tidak beracun dan

tidak berbahaya.2) Berdasarkan jenis

Jenis bahan baku yang umum dipakai sebagaipengikat untuk pembuatan briket, yaitu : pengikatanorganik dapat menjaga ketahanan briket selamaproses pembakaran sehingga dasar permeabilitasbahan bakar tidak terganggu. Pengikat ini memilikikelemahan yaitu adanya tambahan abu yang berasaldari bahan pengikat sehingga dapat menghambatpembakaran dan menurunkan nilai kalor. Contohdari pengikat ini adalah lempung, semen, dannatrium silikat.

Pengikat organik menghasilkan abu yangrelatif sedikit setelah pembakaran briket danumumnya merupakan bahan perekat yang efektif.Contoh dari pengikat organik diantaranya kanji, tar,aspal, amilum, molase dan parafin.

Bahan perekat yang sering digunakan dalampembuatan briket, antara lain :a) Clay (Lempung)

Clay atau yang sering disebut lempungumumnya banyak digunakan sebagai bahanpengikat briket. Jenis – jenis lempung yang dapatdipakai untuk pembuatan briket terdiri dari jenislempung warna kemerah – merahan, kekuning –kuningan dan abu – abu.b) Tapioka dan Caustic Soda

Jenis tapioka beragam kualitasnya tergantungdari pemakaian. Caustic Soda yang digunakanmemiliki konsentrasi 98 % dan berbentuk Flake.Jika dicampur dengan tepung tapioka akanmembentuk sebagai perekat.

Secara umum pembuatan briket terdiri daritahap penggerusan, pencampuran, pencetakan,pengeringan dan pengepakan.1) Penggerusan adalah menggerus bahan baku

briket untuk mendapatkan ukuran tertentu. Alatyang dipergunakan ialah crusher.

2) Pencampuran adalah mencampur bahan bakubriket pada komposisis tertentu untukmendapatkan adonan yang merata atauhomogen. Alat yang dipergunakan adalahmixer, freet mill, horizontal kneader dancombining blender.

3) Pencetakan adalah membentuk adonan briketuntuk mendapatkan bentuk tertentu. Alat yangbiasa digunakan ialah Briquetting Machine.

4) Pengeringan merupakan proses mengeringkanbriket dengan menggunakan udara panas padatemperatur tertentu untuk menurunkankandungan air briket.

5) Pengepakan merupakan proses pengemasanproduk briket sesuai dengan spesifikasi kualitasdan kuantitas yang telah ditentukan.

Adapun parameter kualitas briket yang akanmempengaruhi pemanfaatannya antara lain :

1) Kandungan AirMoisture yang terkandung didalam briket dapatdinyatakan dalam dua macam:

a) Free moisture (uap air bebas)Free moisture bisa dihilangkan dengan

penguapan, misalnya dengan air-drying.Kandungan free moisture cukup penting padaperencanaan coal handling dan preperationequipment.b) Inherent moisture (uap air terikat)

Kandungan inherent moisture bisa diketahuidengan memanaskan briket antara temperatur 104 –110 oC selama satu jam.2) Kandungan Abu (Ash)

Semua briket mempunyai kandungan zatanorganik yang dapat ditentukan jumlahnyasebagai berat yang tinggal apabila briket dibakarsecara sempurna. Zat yang tertinggal ini disebutabu. Abu pada briket berasal dari pasir, clay danbermacam-macam zat mineral lainnya. Kandunganabu yang tinggi pada briket sangat tidakmenguntungkan karena akan membentuk kerak.3) Kandungan Zat Terbang (Volatile matter)

Zat terbang terdiri dari gas-gas yang mudahterbakar seperti hidrogen, karbon monoksida (CO),dan metana (CH4), tetapi kadang-kadang terdapatjuga gas-gas yang tidak terbakar sepertikarbondioksida, CO2 dan air, H2O. Volatile matteradalah bagian dari briket dimana akan berubahmenjadi volatile matter (produk) bila brikettersebut dipanaskan tanpa udara pada suhu lebihkurang 950 oC. Untuk kadar volatile matter ± 40 %pada pembakaran akan memperoleh nyala yangpanjang dan akan memberikan asap yang cukupbanyak. Sedangkan untuk kadar volatile matteryang rendah antara 15 – 25% lebih disenangi dalampemakaian karena asap yang dihasilkan sedikit.4) Nilai Kalor (Calorific Value)

Nilai kalor dinyatakan sebagai heating value,adalah suatu parameter yang sangat penting darisuatu briket. Net calorific value biasanya sekitar 93- 97 % dari gross value dan tergantung darikandungan inherent moisture serta kandunganhidrogen dalam briket.

Meningkatnya penggunaan plastik sebagaikemasan suatu produk akhir-akhir ini membuatmasalah baru yang mengancam lingkungan hidupmanusia. Sedangkan plastik adalah jenis bahanyang sulit diuraikan alam. Bahruddin dkk (2006)mencatat bahwa plastik yang banyak digunakandalam sampah plastik adalah plastik bekas kemasandengan komposisi rata-rata mencapai 10% dariberat total sampah, dan didominasi oleh jenisplastik polietilena (PE) dan polipropilen (PP), yangmencapai 44%.

Pada umumnya sampah plastik tersebutmemiliki komposisi 46% polyethylene (HDPE danLDPE), 16 % polypropilen (PP), 16 % polystyrene(PS), 7 % polyvinyl chloride (PVC), 5 %polyethylene terephatalat (PET), 5 % acrylonitrile-


butadiene-stryrene (ABS), dan polimer-polimerlainnya (Febri 2013). Sampah plastik ini bersifatnonbiodegradable, sehingga menimbulkan dampaknegatif ke lingkungan karena tidak dapat teruraioleh mikroorganisme.

Macam-macam plastik dilihat dari bahanpembuatnya adalah sebagai berikut:a) Plastik dari etilena: contoh polietilena (PE),

polivinilklorida (PVC), polistirena (PS), etilenglikol (EG), dan etilen asetat (EA).

b) Plastik dari propilena: contoh polipropilena(PP), isobutilasetat,dll.

c) Plastik dari butilena atau butadiena:polibutadiena.Polietilena berdensitas rendah (low density

polyethylene, LDPE) merupakan termoplastik yangterbuat dari minyak bumi. Imperial ChemicalIndustries (ICI) pertama kali memeproduksi padatahun 1933 menggunakan tekanan tinggi danpolimerisasi radikal bebas. LDPE dapat didaurulang. LDPE dicirikan dengan densitas antara0.910 - 0.940 g/cm3 dan tidak reaktif terhadaptemperatur ruangan, kecuali oleh oksidator kuatdan juga beberapa jenis pelarut dapat menyebabkankerusakan.LDPE dapat bertahan pada temperatur90 oC dalam waktu yang tidak terlalu lama.Ini jugamengindikasikan bahwa LDPE memiliki kekuatanantar molekul yang cukup rendah. Inimenyebabkan LDPE memiliki kekuatan tensil yangrendah. Ini mengakibatkan LDPE mempunyaikekuatan tensil yang rendah. LDPE diproduksidengan proses polimerisasi radikal bebas. LDPEdiproduksi dengan polimerisasi radikalbebas.LDPE banyak digunakan untuk pembuatanberbagai wadah. Penggunaannya yang palingumum adalah dalam kantong plastic. (Anonim,2013).


Pada penelitian ini menggunakan metodeeksperimen yang data-datanya diperoleh denganjalan melakukan eksperimen. Pada dasarnyamembuat briket digunakan proses yang meliputi :Pengeringan, pemisahan, karbonisasi,pencampuran, dan pencetakan. Penelitian inidilakukan di Laboratorium Penelitan JurusanTeknik Kimia Fakultas Teknik UniversitasSriwijaya dan Laboratorium Dinas Pertambangandan Pengembangan Energi Sumatera Selatan.

Beberapa variabel yang dilakukan padapenelitian ini adalah :1. Suhu pada proses karbonisasi2. Persentase campuran arang cangkang biji karet

dan plastik pada pembuatan biobriket

Gambar 1. Diagram alir pembuatan biobriket daricangkang biji karet dan plastik polietilene

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalahmuffle furnace, ayakan dengan ukuran 50 mesh,alat pencetak briket Specimen Mount Press, oven,neraca analitik, alat analisa berupa kalorimeterbomb, furnace ACF, furnace VMF, dan oven,cawan porselin, cawan silika, cawan kuarsa, cawankurs, hot plate, dessicator, spatula, loyang/nampan,batang pengaduk, beker gelas, stopwatch.

Sedangkan bahan yang digunakan padapenelitian ini yaitu, cangkang biji karet, bahanperekat yaitu tepung sagu (kanji), aquadest, NaOH,plastik polietilen.Adapun tahapan pembuatan biobriket yaitu sebagaiberikut:Pembuatan Arang dari cangkang biji karet denganProses Karbonisasi1. Cangkang biji karet dibersihkan dari

pengotornya.2. Jemur cangkang biji karet sampai benar –

benar kering.3. Hancurkan cangkang biji karet sampai

berukuran 1x1 cm4. Cangkang biji karet ditimbang menggunakan

neraca analitik dan dimasukkan ke dalam cawanporselin.

5. Kemudian dilakukan karbonisasi menggunakanfurnace dengan temperatur 350oC, 400oC,450oC, 500 oC, 550 oC, 600 oC selama 60 menitAngkat dan dinginkan.

Selpiana, et al.

6. Arang cangkang biji karet kemudian digerusdalam cawan porselin dan diayak denganayakan dengan sieve 60 mesh.

Pembuatan Larutan Kanji1. Timbang tepung sagu sesuai dengan variasi

komposisi yang diinginkan.2. Tambahkan aquadest dan NaOH 0,1 N

sebanyak 10 ml hingga terbentuk larutan.3. Panaskan larutan di atas hot plate hingga

mendidih (berubah menjadi kental).Pembriketan1. Campurkan hasil arang cangkang biji karet

yang telah dikarbonisasi dan palstik yang telahdipotong-potong terlebih dahulu, dengan rasioperbandingan arang dan plastik sebagai berikut: 100:0, 95:5, 90:10 dan 85:15.

2. Campurkan campuran hasil arang dan plastiktadi dengan larutan kanji sebanyak

3. 10% dari berat total yaitu sebesar 100 grsampai benar-benar homogen.

4. Memasukkan adonan ke cetakan. Kemudiancetakan dipress menggunakan alat pencetakbriket.

5. Setelah itu briket yang sudah jadi dibiarkandalam suhu kamar selama 24 jam.

6. Selanjutnya briket dipanaskan di dalam ovenpada temperatur 80oC selama 6 jam.

7. Lalu briket dikeluarkan dari dalam oven danbiarkan sampai dingin.

8. Briket yang telah jadi siap dilakukan ujiproximat

Uji Kualitas BriketPenelitian ini menghasilkan produk berupa

briket cangkang biji karet yang perlu dilakukanpengujian. Uji proximat terhadap briket meliputi :Nilai Kalor (Calorific Value) dengan prinsip: Nilaikalor ditentukan dengan cara membakar contoh didalam calorimeter bomb. Kadar Air Lembab(Inherent Moisture) dengan prinsip: Kadarair dapat ditentukan dengan car menghitungkehilangan berat dari contoh yang dipanaskan padakondisi standar. Kadar Abu (Ash Content) denganprinsip: Kadar abu ditentukan dengan caramenimbang residu (sisa) pembakaran sempurnadari contoh pada kondisi standar. Kadar ZatTerbang (Volatile Matter) dengan prinsip : Kadarzat terbang ditentukan dengan cara menghitungberat contoh yang dipanaskan (tanpa oksidasi)pada kondisi standar, kemudian dikoreksi terhadapkadar air lembab.Kadar Karbon Padat (FixedCarbon) dengan prinsip: Kadar karbon padatditentukan dari jumlah kadar air lembab, abu, danzat terbang dikurangi 100 %.


Biobriket yang dihasilkan pada penelitian inimemiliki komposisi yang bervariasi yaitu,komposisi 90% cangkang biji karet (BK), 0% beratplastik polietilen (PP), lalu ada variasi komposisi

85% BK : 5% PP ; 80% BK : 10% PP dan 75% BK; 15% PP. Selain itu pada penelitian ini kamimenggunakan variasi temperatur karbonisasi, yaitu400 oC, 450 oC, 500 oC, 550 oC dan 600 oC.Analisa yang akan dibahas adalah nilai kalor(calorific value), kadar air lembab (inherentmoisture), kadar abu (ash), kadar zat terbang(volatile matter), dan kadar karbon padat (fixedcarbon).

Adapun nilai kalor yang dihasilkan daripenelitian untuk biobriket pada masing-masingvariable dapat dilihat pada grafik di bawah ini :

Gambar 2. Hubungan Antara TemperaturKarbonisasi, Rasio Komposisi Campuran arangCangkang Biji Karet dan Plastik Polietilenterhadap Nilai Kalor

Dari gambar 2. terlihat jelas bahwa adanyahubungan antara nilai kalor yang dihasilkanterhadap rasio komposisi variasi cangkang bijikaret, komposisi plastik polietilen, dan juga karenaada pengaruh temperatur karbonisasi. Bisa dilihatdi grafik tersebut dengan adanya pengaruhtemperature karbonisasi, nilai kalor tertinggi padasuhu karbonisasi 550 oC. Pada saat temperatur 400oC dan 450 oC arang cangkang biji karet yangdihasilkan belum terkarbonisasi sempurna sehinggadidapat nilai kalor yang rendah. Lalu padatemperatur 550 oC arang cangkang biji karet sudahterkarbonisasi sempurna tetapi seiringmeningkatnya temperatur, kadar abu yangdihasilkan juga meningkat sehingga menyebabkanturunya nilai kalor.

Pada grafik diatas terlihat pengaruh variasikomposisi terhadap nilai kalor yang dihasilkan,pada temperatur karbonisasi 550 oC, didapat nilaikalor 3sebesar 6530 cal/gr untuk komposis 90%BK: 0% PP, 6584 cal/gr untuk komposisi 85% BK :5% PP, 80% BK : 10% PP nilai kalor meningkatmenjadi 6920 cal/gr, variasi yang terakhir yaitu75% BK : 15% PP nilai kalor meningkat lagimenjadi 7036 cal/gr. Berdasarkan data tersebutdapat dikatakan bahwa semakin bertambahnyakomposisi plastik Polietilen maka nilai kalor yangdihasilkan cenderung meningkat. Hal inidisebabkan karena plastik mempengaruhi kadarkelembaban air dan kadar abu yang yang dihasilkan


yang lebih rendah bila dibandingkan dengan tanpaadanya penambahan plastik polietilen.

Selain itu kadar air lembab yang dihasilkandari penelitian untuk biobriket campuran cangkangbiji karet dan plastik polietilen pada masing–masing variabel dapat dilihat pada grafik di bawahini :

Gambar 3. Hubungan Antara TemperaturKarbonisasi, Rasio Komposisi Campuran arangCangkang Biji Karet dan Plastik Polietilenterhadap Kadar Air Lembab

Pada gambar 3. diatas terlihat nilai kadar airtertinggi pada suhu karbonisasi 400 oC yaituberkisar 7 -9 % dan kadar air terendah pada suhukarbonisasi 600 oC berkisar 6 - 7%. Kita lihat jugabahwa kadar air cenderung mengalami penurunanuntuk setiap temperatur karbonisasi. Hal ini terjadikarena pada saat bahan dikarbonisasi kadar airyang terkandung di dalam bahan akan menguap.Pernyataan diatas menjelaskan bahwa semakintinggi temperatur karbonisasi maka kadar air yangmenguap dari bahan akan semakin banyak.

Pada grafik diatas, pada temperatur 600 oCnilai kadar air sebesar 7,10 untuk variasi komposisi90% BK : 0% PP, 6,79 untuk variasi komposisi85% BK : 5% PP, untuk variasi komposisi 80% BK: 10% PP kadar air menurun menjadi 6,46, danuntuk variasi komposisi 75% BK : 15% PP kadarair kembali menurun menjadi 6,27. Data tersebutmenunjukkan seiring bertambahnya komposisiplastik polietilen maka kadar air dalam biobriketcampuran tersebut semakin rendah. Kadar air padabiobriket ini berkurang dikarenakan jumlah arangyang digunakan pada biobriket berkurang dan halini menyebabkan kadar air lembabnya jugaberkurang.

Adapun kadar abu yang dihasilkan daripenelitian untuk biobriket campuran cangkang bijikaret dan plastik polietilen pada masing–masingvariabel dapat dilihat pada grafik di bawah ini :

Gambar 4. Hubungan Antara TemperaturKarbonisasi, Rasio Komposisi Campuran arangCangkang Biji Karet dan Plastik Polietilen terhadapKadar Abu

Dari gambar 4. terlihat jelas bahwa kadar abutertinggi pada temperatur karbonisasi 600 oC.Seiring dengan semakin tingginya temperaturkarbonisasi maka kecenderungan kadar abu akansemakin meningkat. Semakin tinggi temperaturkarbonisasi akan mengakibatkan banyaknya bahanyang terbakar menjadi abu sehingga hubunganantara kenaikan temperatur karbonisasi terhadapkadar abu akan berbanding lurus. Kadar abu yangterus meningkat akan menyebabkan turunnya nilaikalor.

Berdasarkan variasi rasio komposisi, terlihatpada grafik bahwa terjadinya penurunan kadar abudari komposisi 90% BK : 0% PP ke komposisi 75%BK : 15% PP. Bisa dikatakan denganbertambahnya komposisi plastik polietilen akanmenurunkan kadar abu yang terkandung padabiobriket. Meningkatnya kadar abu dapatdisebabkan karena adanya pengotor. Pengotordapat berupa pengotor bawaan yang memangterkandung dalam cangkang biji karet. Bahanpengotor ini dapat berupa mineral yang tidak dapatdibakar atau dioksidasi oleh oksigen, seperti SiO2,Al2O3, Fe2O3, CaO, dan alkali. Setelahpembakaran, bahan ini akan tersisa dalam wujudpadat. Selain itu, tingginya kadar abu dapat puladisebabkan karena adanya pengotor eksternal yangberasal dari lingkungan pada saat proses pembuatanbriket.

Karena adanya pengaruh temperaturkarbonisasi dan variasi rasio komposisi campuranCangkang Biji Karet dan plastik polietilen jugamempengaruhi kadar zat terbang (volatile matter)pada biobriket yang dihasilkan. Kadar zat terbangyang dihasilkan dari penelitian untuk biobriketcampuran cangkang biji karet dan plastik polietilenpada masing–masing variabel dapat dilihat padagrafik di bawah ini:

Selpiana, et al.

Gambar 5. Hubungan Antara TemperaturKarbonisasi, Rasio Komposisi Campuran arangCangkang Biji Karet dan Plastik Polietilen terhadapKadar Zat Terbang

Dari gambar 5. dapat dilihat kadar zat terbangtertinggi pada temperatur karbonisasi 400 oC dankadar zat terbang terendah pada temperaturkarbonisasi 600 oC. Hal ini disebabkan karenasemakin meningkatnya temperatur semakin banyakzat terbang yang terkandung dalam arang cangkangbiji karet menguap, oleh karena itu semakin tinggitemperatur karbonisasi menyebabkan kadar zatterbang memiliki kecenderungan semakinmenurun.

Berdasarkan variasi komposisi pada suhu 600oC nilai kadar terbang sebesar 27,0 untukkomposisi 90% BK : 0% PP, 28.9 untuk komposisi85% BK : 5% PP, lalu nilai kadar terbangmeningkat menjadi 32.30 untuk komposisi 80%BK : 10% PP, dan nilai kadar terbang naik lagimenjadi 34.45 pada komposisi 75% BK : 15% PP.Data ini menunjukkan dengan semakinbertambahnya plastik polietilen akan meningkatkanjumlah kadar zat terbang yang terkandung dalambiobriket yang dihasilkan. Hal ini diperkirakandikarenakan kandungan dari plastik polietilenseperti, gas Nitrogen, Klor (Cl), Flour (F), danbelerang (S) yang yang tidak mudah terbakar yangmengakibatkan besarnya volatile matter dan jugakandungan senyawa dalam cangkang biji karetseperti lilin, getah, resin, dan flavonoid yang cukupbesar sehingga menyebabkan kadar zat terbang daribiobriket ini cukup besar dan tidak memenuhistandar.

Pada grafik di bawah ini menunjukkan nilaikarbon padat untuk setiap variabel yang diteliti,baik dalam rasio komposisi campuran cangkangbiji karet dan plastik polietilen maupunberdasarkan perbedaan variasi temperaturkarbonisasi. terlihat kadar karbon padat yangterkandung dari biobriket yang dihasilkan diatas40%. Untuk seluruh temperaturnya berkisar dari 41– 64 % kadar karbon padat yang terkandung. Kadarkarbon padat ini berbanding lurus dengan nilaikalor yang dihasilkan. Untuk memperjelas data

hasil analisa di atas, maka dibuat grafik sepertigambar grafik dibawah ini

Gambar 6. Hubungan Antara TemperaturKarbonisasi, Rasio Komposisi Campuran arangCangkang Biji Karet dan Plastik Polietilen terhadapKadar Karbon Padat

Dari gambar 6. diatas terlihat jelas kadarkarbon padat tertinggi terdapat pada suhukarbonisasi 550 oC dengan variasi rasio komposisi85% BK : 5% PP sebesar 62,41. Hal inimenunjukkan bahwa nilai kalor dan kadar karbonpadat berbanding lurus. Sedangkan kadar karbonpadat berbanding terbalik dengan kadar air lembab,kadar abu, dan kadar zat terbang. Jadi semakintinggi ketiga nilai tersebut maka akan semakinrendah nilai karbon padat yang dihasilkan.Sebaliknya, nilai karbon padat akan mencapai nilaimaksimum saat kadar air lembab, kadar abu, dankadar zat terbang mencapai nilai minimum. Jadi,dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkanbiobriket dengan waktu pembakaran yang cukuplama dan waktu penyalaan yang relatif lebihsingkat maka diperlukan kadar karbon padat yangtinggi.

Tabel 3. Perbandingan Kualitas Biobriket ArangCampuran Cangkang Biji Karet dan PlastikPolietilen Temperatur Karbonisasi 550oC terhadapSyarat Mutu Briket Arang SNI 01-6235-2000

ParameterSyaratMutu

Campuran Arang CangkangBiji Karet : Plastik Polietilen

90:0 85 : 5 80 :10

75 : 15

CalorificValue

(Cal/gr)

Min5000

6530 6584 6920 7036

InherentMoisture(% (adb))

Maks 87.13 6.82 6.49 6.31

Ash Content(% (adb))

Maks 81.60 1.57 1.50 1.47

VolatileMatter

(% (adb))

Maks15

27.50 29.20 32.48 35.55


Dari tabel diatas menjelaskan tentang syaratmutu briket arang yang dikeluarkan oleh StandarNasional Indonesia serta perbandingannya terhadapbriket yang diuji. Briket campuran arang Cangkangbiji karet dan plastik polietilen sebagian besarmemenuhi dari spesifikasi standar kualitasbiobriket tersebut.

Pada tabel diatas dapat kita lihat bahwa nilaikalor tertinggi pada temperatur karbonisasi 550oCpada komposisi 75% BK : 15% PP dengan nilaikalor sebesar 7036 cal/gr. Nilai ini sudahmemenuhi syarat mutu dari SNI. Kadar abu dankadar air lembab juga memenuhi syarat mutu daribiobriket yang dihasilkan. Kadar abu sebesar1,47% dan kadar air lembab sebesar 6,31%.Sedangkan untuk kadar zat terbang belummemenuhi syarat mutu sebesar 35,55%. Selainmemiliki nilai kalor yang tinggi biobriket ini jugasudah membantu mereduksi limbah yang tadinyatidak dimanfaatkan menjadi bermanfaat. Untukmendapatkan hasil yang optimal campuranbiobriket ini diperkirakan harus ditambahkan bahanlain untuk penelitian kedepannya.


Adapun Kesimpulan yang dapat ditarik daripenelitian ini :1) Cangkang biji karet dapat dimanfaatkan sebagai

bahan baku pembuatan biobriket sebagaipengganti Bahan Bakar Minyak (BBM).

2) Temperatur optimal karbonisasi untukcampuran arang cangkang biji karet dan plastikpilietilen adalah 550 oC karena padatemperature ini biobriket yang dihasilkanmempunyai nilai kalor yang lebih tinggidaripada temperatur karbonisasi lainnya.

3) Penambahan dari plastik Polietilen padabiobriket meningkatkan nilai kalor (CalorificValue), kadar abu (Ash), dan karbon padat(Fixed Carbon), dan menurunkan nilaiKandungan zat terbang (Volatile Matter), dankadar air lembab (Inherent Moisture).

4) Limbah plastik polietilen dapat dimanfaatkansebagai bahan tambahan pembuatan biobriket,terbukti dengan meningkatnya nilai kalor daribiobriket yang dihasilkan setelah ditambahkandengan limbah plastik.

5) Komposisi yang paling baik dari penambahanlimbah plastik terhadap pengingkatan kualitasbiobriket adalah sebanyak 15% dari berat totaldan temperatur 550 oC.

6) Nilai kalor (Calorific Value), kadar abu (Ash),dan karbon padat (Fixed Carbon), dan kadar airlembab (Inherent Moisture) yang dihasilkanmemenuhi syarat mutu SNI 01-6235-2000, akantetapi dengan penambahan plastic Polietilenmenyebabkan meningkatnnya Kandungan zatterbang (Volatile Matter) sehingga Volatine

Matter yang dihasilkan tidak memenuhi syaratmutu SNI 01-6235-2000.

Adapun saran dari penelitian ini :Pada penelitian ini didapat nilai volatile

matter yang tinggi dan tidak memenuhi persyaratanSNI, jadi pada penelitian selanjutnya di perkirakanperlunya Penambahan bahan lain yang berfungsimenurunkan nilai volatile metter.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2013. Polietilena Berdensitas Rendah.http://id.wikipedia.org/wiki/polietilena_berensitas_rendah. Diakses tanggal 12 Januari 2014.

Anggraini,Ratna Srisatya.2009. Eko-Briket DariKomposit Sampah Plastik High DensityPolyethylene (HDPE) Dan Arang SampahKebun Eco-Briquette From Composite HighDensity Polyethylene (HDPE) And Yard WasteCharcoal. Jurusan Teknik Lingkungan FTSPITS, Surabaya

Archenita, Dwina. Jajang Atmojo, dan Hartati.2010. Pengolahan Limbah Daun KeringSebagai Briket Untuk Alternatif PenggantiBahan Bakar Minyak. Rekayasa sipil Vol. 21No. 2. Politeknik Negeri Padang: Padang.

Candra, Agus. 2012. “Britik”, Metoda PeningkatanKualitas Briket Sebagai Salah Satu LangkahOptimal Substitusi Minyak Tanah. UniversitasSriwijaya. Palembang.

Ekawati, Diana Fajrin. M. Yusuf Thoha. 2010.Pembuatan Briket Arang Dari Daun Jati DanSagu Aren Sebagai Pengikat. Jurnal TeknikKimia No. 1 Vol.17. Universitas Sriwijaya:Indralaya.

Hermanto, Muhammad,Salman Farizy anPrasetyowati. 2014. Pembuatan Asap Cair DariCangkang Buah Karet sebagai KoagulanLateks. Universitas Sriwijaya: Inderalaya.

Himawanto, Dwi Aries,Dkk. 2010. PengolahanSampah Kota Terseleksi Menjadi RefusedDerived Fuel Sebagai Bahan Bakar PadatAlternatif. Universitas Sebelas Maret. Semarang

Mulia, Argana. 2007. Pemanfaatan Tanan KosongDan Cangkang Kelapa Sawit Sebagai BriketArang. Universitas Sumatra utara: Medan.

Onu, Favan, Sudarja, Dkk. 2010. Pengukuran NilaiKalor Bahan Bakar Briket Arang KombinasiCangkang Pala (Myristica Fragan Houtt) DanLimbah Sawit (Elaeis Guenensis). SeminarNasional Teknik Mesin UMY.

Pratiwi, Irma Hardi,Dkk. 2006. Sistem PengelolaanSampah Plastik Terintegrasi DenganPendekatan Ergonomi Total GunaMeningkatkan Peran Serta Masyarakat (StudiKasus : Surabaya). Institut Teknologi SepuluhNopember. Surabaya

Priyandi, Anton. 2012. Briket Eceng Gondok(Eichornia Crassipes) Sebagai Bahan BakarAlternative Berbasis Masyarakat Yang Ramah

Selpiana, et al.

Lingkungan. http://anton-priyadi.blogspot.com/.diakses tanggal 11 januari 2014.

Ria, Retta Purnama. Ahmad Chumaidi danAbdullah Saleh. 2012. Pemanfaatan limbahCair CPO Sebagai Perekat Pada PembuatanBriket Dari Arang Tandan Kosong KelapaSawit. Jurnal Teknik Kimia No.3. Vol.18.Universitas Sriwijaya: Indralaya

Rizkia, Deqi Raita. 2010. Eko-Briket dari KompositSampah Plastik High Density Poliethylene(HDPE) Dan Arang Sampah Organik Kota.Institut Teknologi Sepuluh Nopember:Surabaya

Setiawan,Yudi. 2010. Karakteristik Char SampahOrganik Dan Anorganik Hasil Pirolisis.Universitas Bangka Belitung, Bangka Belitung

Surya, Febri Ningsih. Novesar Jamarun danZulhadjri. 2013. Pengaruh Katalis AlamPengolahan Limbah Plastik Low DensityPolyethylene (LDPE) Dengan Metode Pirolisa.Jurnal kimia No.2. Vol. 2 Universitas Andalas:Padang

Suryo, Adityo Ajiwibowo. 2011. Studi SifatMinyak Pirolisis Campuran Sampah BiomasaDan Sampah Plastik Polypropylene (PP).skripsi Teknik Mesin. Universitas SebelasMaret. Surakarta

Wibowo, Ari Setio. 2009. Kajian PengaruhKomposisi Dan Perekat Pada PembuatanBriket Sekam Padi Terhadap Kalor YangDihasilkan. Universitas Diponegoro. Semarang


PENGARUH SUHU KARBONISASI SERAT SAWIT TERHADAP NILAI HARDGROVEGRINDABILITY INDEX (HGI) PADA CAMPURAN BATUBARA BITUMINUS

DENGAN SERAT SAWIT

Shanti Aisyah1, Rr. Harminuke Eko Handayani2

1,2 Jurusan Teknik Pertambangan, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya,Jl. Srijaya Negara, Bukit Besar, Palembang 30139, Sumatera Selatan


ABSTRAK: Batubara sebagai sumber energi tidak dapat diragukan lagi sebagai bahan bakar pada pembangkitlistrik, dan industri. Bahan bakar yang digunakan pada pembangkit listrik atau industri harus memiliki spesifikasiyang memenuhi standar alat. Salah satu spesifikasi parameter kualitas untuk dijadikan sebagai bahan bakar padapembangkit listrik atau industri adalah nilai Hardgrove Grindability Index (HGI) yang memenuhi standar alat padapembangkit listrik dan nilai kalor. Batubara bituminus umumnya mempunyai sifat ketergerusan rendah sehinggaparameter ini perlu diperhatikan. Salah satu cara untuk memenuhi spesifikasi parameter kualitas batubara bituminussebagai bahan bakar pada PLTU yaitu dengan pencampuran antara batubara bituminus dengan biomassa. Biomassamerupakan bahan-bahan organik yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar. Biomassa sebagaicampuran batubara harus melalui proses karbonisasi untuk mempermudah sebagai campuran batubara. ProsesKarbonisasi biomassa dilakukan pada suhu karbonisasi 200oC sampai dengan 900oC. Pencampuran antara batubarabituminus dengan serat sawit dilakukan dengan variasi persentase yaitu 90% bituminus dan 10% serat sawit, sampaidengan persentase 50%:50%. Pencampuran batubara bituminus dengan serat sawit bertujuan untuk mengetahuibagaimana pengaruh suhu karbonisasi serat sawit terhdap nilai HGI batubara biuminus, dan persentase campuranantara batubara bituminus dengan biomassa terhadap nilai HGI. Dari parameter analisis HGI dan nilai kalor, seratsawit merupakan biomassa yang baik sebagai campuran batubara bituminus karena menghasilkan nilai HGI dannilai kalor yang optimum yaitu 78, dan 5207 cal/gr pada persentase 50%;50% dengan suhu karbonisasi 400OC.

Kata Kunci: Batubara, Serat sawit, Handgrove Grindability Index (HGI), Karbonisasi.

ABSTRACT: In this time, coal as an energy use as fuel in power plants and industry. Therefore it must havespecifications that meet the standards of the tool. One of the parameters needed is the value Hardgrove GrindabilityIndex (HGI) which meets the appliance standards in the electricity generation and heating value. One way to meetthe specifications of the quality parameters of bituminous coal as fuel in the power plant is the mixing betweenbituminous coal with biomass. Biomass should be used as a mixture of coal through the carbonization process tofacilitate a mix of coal. Biomass carbonization process made at a temperature of 200oC to 900oC carbonization.Mixing is done with the percentage variation of 90% bituminous and 10% palm fiber, up to 50% bituminous and50% palm fiber. Mixing aims to determine how the effect palm fiber carbonization temperature to HGI valuebituminous coal, and the percentage of bituminous coal with mixture biomass to the value of HGI. From HGIanalysis parameters and calorific value, palm fiber is a good biomass as a mixture of bituminous coal because itproduces HGI values and optimum calorific value is 78, and 5207 cal/g at a percentage of 50%:50% withcarbonization temperature 400oC.

Keywords: Coal, palm fiber, Hardgrove Grindability Index (HGI), Carbonisation.

PENDAHULUAN

Biomassa merupakan energi terbarukan yangberasal dari bahan-bahan organik yang dapatdimanfaatkan sebagai sumber bahan bakardikarenakan cadangan energi yang dikandungnya [1].Salah satu spesifikasi parameter kualitas untukdijadikan sebagai bahan bakar pada pembangkitlistrik atau industri adalah nilai HardgroveGrindability Index (HGI) yang memenuhi standar alatpada pembangkit listrik dan nilai kalor. HardgroveGrindability Index (HGI) adalah kesukaran relatifpenggerusan batubara secara empiris untuk ukuranpartikel yang diperlukan dalam pembakaran tungkuboiler [2]. Penyelidikan dari nilai HGI batubara

sangat penting untuk menentukan spesifikasipulverizer yang cocok dalam industri, sehingga akanlebih bernilai ekonomis bagi industri tersebut [3].Sistem pengolahan baru untuk meminimalisirpemakaian batubara sebagai bahan bakar padapembangkit listrik dan industri adalah dengan sistempencampuran antara biomassa hasil karbonisasidengan batubara peringkat tinggi (bituminus).Biomassa merupakan energi terbarukan yangterbentuk dari bahan-bahan organik yang dapatdigunakan kembali sebagai bahan bakar karenapotensi cadangan energi yang dikandungn, sehinggadiharapkan dapat menjamin ketersediaan cadangansumber energi [4]. Biomassa merupakan sumber dayayang dapat dimanfaatkan secara berulang kali dan

Shanti A., et al.

bersifat tidak terbatas dilihat dari siklus dasar karbonmelauli proses fotosintesis [5]. Kadar volatilebiomassa lebih tinggi (sekitar 60% - 80%) dibandingkadar volatile pada batubara, sehingga biomassa lebihreaktif dibanding dengan batubara. Kandungan Abudari biomassa lebih ramah dibandingkan abu batubarakarena biomassa banyak mengandung mineral-mineral seperti fosfat dan potassium dan mempunyaijumlah oksida keras (silica dan alumina) yang lebihrendah [6]. Campuran batubara dan biomassamemiliki beberapa kelebihan karena tingginya kadarsenyawa volatil dari biomassa dan tingginyakandungan karbon (fixed carbon) dari batubara [7].Meningkatnya kandungan volatile mattermenyebabkan peningkatan grindability dari nilaigrindability awalnya Demikian pula dengankandungan karbon, semakin meningkat kandungankarbon maka semakin meningkat pula nilaigrindability-nya [8]. Nilai HGI yang tinggidisebabkan sampel batubara masih banyakmengandung air dan diperkirakan masih bercampurdengan batuan dan pasir yang terdapat di sungai.Nilai HGI yang rendah diperkirakan karena batubarayang terbentuk sudah berlangsung lama. Batubarayang terbentuk sudah berlangsung lama penyebaranluas dan merata dan kualitasnya batubara lebih baikkarena kadar abunya relatif kecil. [9]. Semakin tingginilai HGI dari batubara maka semakin mudah untukdihancurkan atau semakin rapuh batubara, sedangkansemakin rendah nilai suatu HGI dari batubara makasemakin sulit untuk dihancurkan atau semakin keras(semakin bagus kualitas batubara tersebut) [10].Kandungan maseral batubara juga memiliki pengaruhterhadap nilai HGI batubara yang masih satu jenis.Perbedaan grindability tersebut mengharuskandilakukannya selektif grinding. kandungan vitrinitedapat meningkatkan nilai HGI dari batubara namunkandungan mikronite dan maseral liptinitemengurangi nilai HGI-nya. [11].

Penelitian tentang peningkatan nilai Hardgrovegrindability index (HGI) dari batubara bituminusdengan serat sawit belum pernah dilakukansebelumnya. Oleh karena itu, untuk memenuhikriteria nilai hardgrove grindability index (HGI)yang sesuai dengan spesifikasi diinginkan industridan pembangkit listrik, maka kriteria utama padaanalisis hardgrove grindability index (HGI) harusmenghasilkan nilai HGI yang optimal denganmempertimbangkan nilai kalor dari campuranbatubara dengan serat sawit.

Pembatasan masalah pada penelitian dilakukanberdasarkan skala laboratorium yang dibatasi padastudi pengaruh suhu karbonisis bimassa terhadap nilaihardgrove grindability index (HGI) dari campuranbatubara dari PT. Tanito Harum dengan biomassa.Dimana penelitian ini menitik beratkan pada datahasil karbonisasi biomassa, persentase campuranbatubara dengan biomassa, analisis hardgrovegrindability index (HGI), dan nilai kalor.Penilitian inimenggunakan jenis batubara bituminus dari PT.Tanito Harum di Kalimantan Timur dengan empatjenis biomassa dari tumbuhan yaitu mahoni, alang-

alang, serat sawit, dan cangkang sawit dariPalimanan, Jawa Barat.

Penelitian ini bertujuan untuk: (1) Mengetahuibagaimana pengaruh suhu karbonisasi biomassasebagai campuran batubara bituminus terhadap nilaihardgrove grindability index (HGI) dan nilai kaloruntuk bahan bakar pada pembangkit listrik, danindustri industri, (2) Mengetahui bagaimana pengaruhpersentase rasio campuran antara batubara bituminusdengan biomassa terhadap nilai hardgrovegrindability index (HGI) dan nilai kalor untuk bahanbakar pada pembangkit listrik, dan industri-industri.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan pada skalalaboratorium, untuk mendapatkan hasil yang optimaldan sesuai yang diharapkan, penelitian dilakukandengan tahapan sebagai berikut :1. Tahapan persiapan penelitian dengan

mempersiapkan alat dan bahan yang akandigunakan.

2. Tahapan pengumpulan data, pengumpulan datayang dikumpulkan berupa data primer dan datasekunder dari hasil penelitian dan yang telahdiperoleh dari literatur sebelumnya.a. Data Primer, yaitu data yang diambil dari

kegiatan penelitian dengan mencatat secarasistematis data yang dibutuhkan, terdiri dari: Data analisis proksimat batubara danbiomassa yang dilakukan secara sampling,data persentasi campuran batubara denganbiomassa yang digunakan untuk analisishardgrove grindability index (HGI), dannilai kalor, data analisis hardgrovegrindability index (HGI) dan nilai kalor daricampuran batubara bituminus denganbiomassa yang didapatkan dari pembacaanalat wallace hardgrove untuk analisis HGIdan bomb calorimeter unilai HGI dan nilaikalor yang yang optimum.

b. Data sekunder, yaitu data yang diambil dariliteratur dan referensi - referensi yangberhubungan dengan penelitian in, yaituliteratur mengenai proses karbonisasibiomassa, pencampuran batubara denganbiomassa, literatur mengenai proses analisishardgrove grindability index (HGI) dananalisis nilai kalor.

3. Tahapan pengolahan data, pengolahan datadilakukan dengan memasukan data – data yangdidapat dari alat wallace hardgrove ke dalamMicrosoft Office Excel agar data dapat diolahlebih muda. Sedangkan data nilai kalor akandidapat dari perhitungan menggunakan rumusyang sudah ada. Selanjutnya data – data tersebutdibuat dalam tabel dan grafik.

4. Tahapan pembahasan, pada tahapan ini datayang telah dihasilkan dapat memperlihatkanbagaimana pengaruh karbonisasi biomassasebagai campuran batubara bituminus terhadapnilai hardgrove grindability index dan nilai

Pengaruh Suhu Karbonisasi Serat Sawit Terhadap Nilai Hardgrove Grindability Index (HGI)Pada Campuran Batubara Bituminus dengan Serat Sawit

kalor sehingga akan diketahui biomassa yangbaik sebagai campuran batubara bituminusdengan nilai HGI dan nilai kalor yang optimum.

5. Penarikan kesimpulan, pada tahapan inipengambilan kesimpulan berdasarkan penelitianyang telah dilakukan dan data yang telah diolahdan dianlisa sebelumnya. Dalam penelitian ini,kesimpulan yang akan diambil yaitu persentasecampuran batubara dengan biomassa yang baik,suhu karbonisasi biomassa yang paling baikdengan mempertimbangkan nilai HGI dan nilaikalor optimum.


Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dilaboratorium tekMIRA, diperoleh data-data hasilpenelitian dengan uraian sebagai berikut. Dalampenelitian ini bahan campuran pada batubaramenggunakan biomassa yaitu serat swit. Serat sawityang meiliki sifat fisik yang berbeda dengan batubarasehinggan sulit dalam pemanfaatannya. Makadilakukan proses karbonisasi serat sawit untukmempermudah dalam campuran batubara. Proseskarbonisasi serat sawit dilakukan pada temperatur200°C, 300°C, 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C,dan 900°C.

Penelitian mengenai analisis pengaruh suhukarbonisasi terhadap nilai hardgrove grindabilityindex (HGI) campuran batubara bituminus denganserat sawit. Campuran antara batubara bituminusdengan serat sawit dengan persentase batubarabituminus 90%, 80%, 70%, 60%, dan 50%.Persentase serat sawit yang sudah dikarbonisasi yaitu10%, 20%, 30%, 40% dan 50%.Data analisishargrove grindability index (HGI) dan nilai kalor daricampuran batubara bituminus dengan serat sawitberdasarkan variasi suhu karbonisasi dan variasipersentase campuran dapat dilihat pada tabel 1 untukanalisis hardgrove grindability index (HGI), dantabel 2 untuk analisis nilai kalor.

Tabel 2. Hasil analisis hardgrove grindability index(HGI) campuran batubara dengan seratsawit

NILAI HARDGROVE GRINDABILITY INDEX(HGI)

SUHUPERSENTASE(%) CAMPURAN

BATUBARA BITUMINUS DENGANSERAT SAWIT

1 2 3 4 5 6 72000C 47 43 42 37 35 33 283000C 47 60 60 59 56 55 594000C 47 54 61 69 70 78 72

5000C 47 56 63 71 76 89 936000C 47 58 63 71 76 89 937000C 47 62 67 74 79 90 948000C 47 66 69 75 80 92 100

9000C 47 71 72 76 81 92 119

Tabel 3. Hasil Analisis nilai kalor campuran batubarabituminus dengan serat sawit

NILAI KALOR

SUHUPERSENTASE(%) CAMPURAN BATUBARA

BITUMINUS DENGAN SERAT SAWIT

1 2 3 4 5 6 72000C 6210 6008 5806 5604 5403 5201 41933000C 6210 6008 5807 5606 5405 5204 41994000C 6210 6009 5809 5608 5408 5207 42055000C 6210 6010 5810 5610 5411 5211 42136000C 6210 6009 5808 5607 5407 5206 42037000C 6210 6008 5806 5605 5403 5202 41948000C 6210 6008 5806 5604 5402 5200 41919000C 6210 6007 5805 5602 5400 5197 4185

Keterangan :1. 100% Batubara bituminus2. 90% batubara bituminus:10% serat sawit3. 80% batubara bituminus :20% serat sawit4. 70% batubara bituminus : 30% serat sawit5. 60% batubara bituminus : 20% serat sawit6. 50% batubara bituminus : 50% serat sawit7. 100% serat sawit

Pada campuran batubara bituminus, serat sawitsebagai campuran dilakukan proses karbonisasi untukmempermudah didalam pemanfaatannya sebagaicampuran batubara untuk meningkatkan nilaihardgrove grindability index (HGI) dari batubara.Untuk mengetahui nilai hardgrove grindability Index(HGI) dari campuran batubara bituminus denganserat sawit hasil karbonisasi dapat dilihat padagambar 1. Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwa adanyapengaruh suhu karbonisasi serat sawit sebagaicampuran batubara bituminus terhadap nilaihardgrove grindability index (HGI). Pada gambar 1terlihat bahwa dengan semakin tinggi temperaturkarbonisasi maka nilai hardgrove grindability index(HGI) akan semakin tinggi. Hal ini dikarenakan padatemperatur karbonisasi 320OC hemiselulosa mulaiterdekomposisi yang mengakibatkan kehilangankomponen lignin yang merupakan pengikat serat-serat dari mahoni [12]. Pada temperatur karbonisasi400OC kandungan selulosa pada serat sawit mulaiterdekomposisi yang menyebabkan penguranganpanjang serat - serat sari serat saawi danmeningkatkan sebagian besar volatile sehingga tidakbersifat ulet. Sedangkan pada saat suhu mencapai900OC dimana terjadi karbonisasi maksimum seratsawit yang menyebabkan serat – serat dari serat sawitseluruhnya menjadi abu. Meningkatnya kandunganvolatile matter menyebabkan peningkatangrindability dari nilai grindability awal. Hal tersebutmenyebabkan apabila serat sawit yang sudahdikarbonisasi dijadikan sebagai campuran batubaraakan meningkatkan nilai HGI dari baubara bituminusawalnya .

Shanti A., et al.

Gambar 1. Pengaruh suhu karbonisasi seratsawit sebagai campuran batubarabituminus terhadap nilai hardgrovegrindability index (HGI) campuranbatubara bituminus dengan seratsawit.

Hasil analisis nilai kalor dari campuran batubarabituminus dengan serat sawithasil karbonisasi dapatdilihat pada Gambar 2. Dari Gambar 2 dapat dilihatbahwa adanya pengaruh suhu karbonisasiserat sawitcampuran batubara bituminus terhadap nilai kalor.Pada gambar 2 memperlihatkan dengan semakintinggi temperatur karbonisasi yang berkisar antara200oC-500oC maka nilai kalor dari serat sawit akansemakin tinggi, namun padasaat suhu karbonisasimelebihi suhu 500oC maka nilai kalor akan menurunkembali.

Perilaku ini disebabkan karena dengan naiknyatemperatur karbonisasi yang berkisar antara 200oC-500oC fixed carbon meningkat. Denganbertambahnya fixed karbon tentunya nilai kalor akansemakin tinggi. Namun saat suhu melebihi 500oCkadar abu didalam serat sawit juga ikut meningkatseiring dengan meningkatnya fixed carbon, sehinggakadar abu tersebut yang mempengaruhi nilai kalorserat sawit sehingga dalam batas tertentu dapatmenurunkan nilai kalor serat sawit. Hal tersebutmemperngaruhi nilai kalor dari batubara ketika seratsawit dijadikan sebagai campuran batubara.

Gambar 2. Pengaruh suhu karbonisasi seratsawit terhadap nilai kalor campuranbatubara bituminus dengan biomassa

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian terhadapbatubara bituminus, dan terhadap serat sawituntuk dilakukan pencampuran antara batubarabituminus dengan serat sawit dengan suhu yangberbeda untuk dilakukan analisis HardgroveGrindability Index (HGI) dan nilai didapatkankesimpulan bahwa:1. Semakin tinggi suhu karbonisasi biomassa

maka akan semakin tinggi nilai Hardgrovegrindability Index (HGI) dari campuranbatubara dengan serat sawit.

2. Namun berbeda pada analisis nilai kalor daricampuran batubara dengan biomassa.Semakin tinggi suhu karbonisasi maka nilaikalor akan semakin tinggi pula, namunpadasaat suhu karbonisasi melebihi 500oCnilai kalor akan semakin turun kembali.

UCAPAN TERIMAKASIH

1. Dr. Ir. Miftahul Huda selaku Kepala PusatPenelitian dan Pengembangan Teknologi Mineraldan Batubara yang telah memberikan izin untukmelakukan penelitian

2. Ikin Sodikin, ST selaku pembimbing dalamkegiatan penelitian di Pusat Penelitian danPengembangan Teknologi Mineral dan Batubara

020406080100120140

1 2 3 4 5 6 7 8

NIL

AI

HG

I

A

BCDEFGH

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1 2 3 4 5 6 7 8

NIL

AI K

ALO

R

Keterangan :1. Suhu 2000C A. Nilai HGI Suhu 2000C2. Suhu 3000C B. Nilai HGI Suhu 3000C3. Suhu 4000C C. Nilai HGI Suhu 4000C4. Suhu 5000C D. Nilai HGI Suhu 5000C5. Suhu 6000C E. Nilai HGI Suhu 6000C6. Suhu 7000C F. Nilai HGI Suhu 7000C7. Suhu 8000C G. Nilai HGI Suhu 8000C8. Suhu 9000C H. Nilai HGI Suhu 9000C

A B C D E F G H

Keterangan :1. Suhu 2000C A. Nilai kalor suhu 2000C2. Suhu 3000C B. Nilai kalor suhu 3000C3. Suhu 4000C C. Nilai kalor suhu 4000C4. Suhu 5000C D. Nilai kalor suhu 5000C5. Suhu 6000C E. Nilai kalor suhu 6000C6. Suhu 7000C F. Nilai kalor suhu 7000C7. Suhu 8000C G. Nilai kalor suhu 8000C8. Suhu 9000C H. Nilai kalor suhu 9000C

Pengaruh Suhu Karbonisasi Serat Sawit Terhadap Nilai Hardgrove Grindability Index (HGI)Pada Campuran Batubara Bituminus dengan Serat Sawit

DAFTAR PUSTAKA

Jenkins, B.M, et., al. (1998). CombustionProperties of Biomass. Columbia USA:University of California [2].

Erick, R. (1985). Mineral Impurities in CoalCombustion. Columbia USA : HemispherePublishing Companion.

ACARP. (2008). Hardgrove Grindability Index.Australia : ACARP

Johansson, T.B. (1993). Renewable fuels andelectricity for a growing world economy.Columbia USA : Island press.

Jenkins, B.M, et., al. (1998). CombustionProperties of Biomass. Columbia USA:University of California.

Jamilatun, S. (2008). Sifat-sifat Penyalaan danPembakaran Briket Biomassa, BriketBatubara dan Arang Kayu. Yogyakarta :Universitas Ahmad Dahlan

Tichanek, F.(2008). Contribution toDetermination of Coal Grindability Using

Hardgrove Method. Porub : TechicalUniversity of Ostrava.

Hadi,I.A, et., al. (2012). Analisis KualitasBatubara terhadap Nilai HGI berddasarkanStandar ASTM. Bengkulu : UniversitasBengkulu.

Hadi,I.A, et., al. (2012). Analisis KualitasBatubara terhadap Nilai HGI berddasarkanStandar ASTM. Bengkulu : UniversitasBengkulu.

Larry, B. (2003). Biomass-coal Co Combustion: Opportunity for Affordable RenewableEnergy. Columbia USA : Brigham YoungUniversity.

Tichanek, F.(2008). Contribution toDetermination of Coal Grindability UsingHardgrove Method. Porub : TechicalUniversity of Ostrava.

Michael, D.B, (2006). Biomass And Bioenergy .UK : Nova Science Publishers, Ins .


PENGARUH SUHU PADA PROSES HYDROTHERMAL TERHADAP KARAKTERISTIKBATUBARA

Y.B. Ningsih1*

1 Teknik Pertambangan, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Hydrothermal merupakan salah satu proses upgrading batubara yang dilakukan di dalam media air panas.Melalui proses hydrothermal, kandungan air di dalam batubara akan berkurang sehingga nilai kalori batubara tersebutakan bertambah. Proses hydrothermal dikontrol oleh suhu, tekanan dan waktu reaksi. Setiap batubara memiliki kondisioptimum proses hydrothermal yang berbeda-beda. Proses hydrothermal tidak hanya mengurangi kandungan air didalambatubara saja, tetapi juga mengubah sifat fisik dan kimia atau karakteristik batubara. Penelitian ini bertujuan untukmempelajari pengaruh suhu pada proses hydrothermal terhadap karakteristik batubara hasil proses hydrothermal danmengetahui kondisi suhu optimum yang digunakan pada penelitian ini. Proses hydrothermal dilakukan denganmenggunakan alat autoclave pada kondisi vakum udara. Suhu yang digunakan adalah 280 – 3400C pada tekanan nonevaporasi dan waktu reaksi selama 30 menit. Batubara hasil proses hydrothermal selanjutnya dianalisis melalui analisaproximate, ultimate, nilai kalori dan petrografi. Hasil analisis menunjukan bahwa melalui proses hydrothermal terjadiperubahan karakteristik batubara. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa dengan semakin meningkatnya suhu, nilaikalori batubara, kandungan karbon tertambat dan kandungan unsur karbon serta nilai reflektan cenderung semakinmeningkat. Sebaliknya, kandungan air lembab, zat terbang, kandungan unsur oksigen dan hidrogen cenderung semakinmenurun. Suhu optimum pada penelitian ini adalah 3400C, dimana pada suhu tersebut nilai kalori meningkat sebesar17,4%, kandungan air lembab turun sebesar 65,43%, zat terbang turun sebesar 3.52%, karbon tertambat meningkatsebesar 26,27%, kandungan karbon meningkat sebesar 26,22%, kandungan hidrogen turun sebesar 9,35% dankandungan oksigen turun sebesar 51,39% . Selain itu, fuel rasio yang mengindikasikan kereaktifan pembakaranbatubara meningkat sebesar 30,86% . Nilai reflektan yang merupakan salah satu indikasi derajat pembatubaraan jugameningkat sebesar 92,10%.

Kata Kunci: Upgrading, Hydrothermal, Batubara, Suhu

ABSTRACT: Hydrothermal is a coal upgrading process that uses hot water as the media. Through a hydrothermalprocess, the moisture t in coal will be reduced, thus increasing the coal calorific value. Hydrothermal process iscontrolled by temperature, pressure and reaction time. Each coal has varied hydrothermal process optimum conditions.Not only does a hydrothermal process reduce the coal's moisture, it also alters the physical and chemical properties orcharacteristics of the coal. This study aims to learn the influence of temperature in hydrothermal process on thecharacteristics of the coal resulted from a hydrothermal process and to determine the optimum temperature conditionused in the study. The hydrothermal process is performed using an autoclave under vacuum condition. The temperatureused is 280 - 340C in a non evaporation pressure, with 30 minutes of reaction time. The coal resulted from thehydrothermal process is then analyzed by proximate, ultimate, calorific value, and petographic analyses. The results ofthe analyses show that the characteristics of the coal change through hydrothermal process. This study suggests that asthe temperature increases, the coal's calorific value, carbon and fixed carbon content, as well as reflectance value alsotend to increase. On the other hand, the coal's total moisture, volatile matter, and oxygen and hydrogen content decrease.The optimum temperature in this study is 340C, at which the calorific value increases by 17.4%, the total moisturedecreases by 65.43%, the volatile matter decreases by 3.52%, the fixed carbon increases by 26.27%, the carbon contentincreases by 26.22%, the hydrogen content decreases by 9.35%, and the oxygen content decreases by 51.39%. Inaddition, the fuel ratio, which indicates the coal reactivity, increases by 30.86%, and the reflectance value, which is oneof the indications of the coaling degree, increases by 92.10%

Keywords: Upgrading, Hydrothermal, Coal, Temperature


PENDAHULUAN

Berdasarkan data dari direktorat ESDM, cadanganbatubara Indonesia tahun 2012 sebagian besar terdiri daribatubara berkalori rendah (35,7% ) sampai sedang(57.6%). Batubara berkalori tinggi hanya 5.9% danbatubara berkalori sangat tinggi hanya 0.8%. Tinggirendahnya nilai kalori batubara itu sendiri antara laindipengaruhi oleh kandungan air d idalam batubara. Airyang terkandung di dalam batubara akan menimbulkanmasalah dalam proses pemanfaatannya, terutama jikadimanfaatkan sebagai bahan bakar langsung. Air bawaanpada batubara akan mengurangi nilai kalor batubarasehingga jumlah batubara yang diperlukan pada prosespembakaran akan lebih besar (Umar, d.f, 2010). Untukitu perlu dilakukan proses upgrading terhadap batubaraberkalori rendah sebelum batubara tersebutdimanfaatkan.

Upgrading batubara merupakan proses peningkatannilai kalori batubara (Umar d.f, 2010). Peningkatan nilaikalori ini dilakukan dengan cara menghilangkan ataumengurangi kandungan air bawaan di dalam batubara.Semakin rendah kandungan air di dalam batubara makanilai kalori batubara akan semakin tinggi.

Ada beberapa macam proses upgrading batubara,salah satunya adalah proses hydrothermal. Proseshydrothermal ini dikontrol oleh suhu, tekanan dan waktureaksi. Setiap batubara memiliki kondisi optimum proseshydrothermal yang berbeda-beda.

Di sisi lain, secara sederhana, batubara tersusun atasair lembab, mineral matter dan pure coal. ( Thomas,L.,2002). Batubara bersifat heterogen dimana setiapbatubara akan memiliki karakteristik yang berbeda-beda.Berdasarkan teori dekomposisi thermal batubara, dengansemakin meningkatnya kenaikan suhu, maka tidak hanyakandungan air yang hilang, tetapi diikuti oleh beberapaperubahan karakteristik lainnya, seperti berkurangnyakandungan oksigen dan hidrogen serta meningkatnyakandungan karbon didalam batubara (Speight, 1994).

Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh suhupada proses hydrothermal terhadap karakteristikbatubara hasil proses hydrothermal dan mengetahuikondisi suhu optimum yang digunakan pada penelitianini.

Hydrothermal adalah proses upgrading yangdilakukan dengan cara memanaskan batubara di dalammedia air dengan suhu dan tekanan tinggi pada kondisinon evaporasi. Penambahan air pada proseshydrothermal berfungsi untuk mencegah terjadinyaevaporasi berlebihan dari tar yang ada dalam batubara(Sakaguci dkk, 2008). Pada suhu tinggi, volume airmembesar sehingga menghasilkan tekanan pada reactoryang menghambat penguapan tar. Fasa air dipengaruhi

oleh suhu dan tekanan reaktor. Pada proses hydrothermalmeskipun mempunyai suhu diatas 100oC fasa air adalahcair karena tekanan reaktor dijaga tinggi. Tekanan yangtinggi tersebut disamping mencegah evaporasiberlebihan dari tar batubara, juga menyebabkan produkproses hydrothermal masih tetap kokoh atau tidakhancur.

Beberapa penelitian dengan menggunakan perlakuanhydrothermal telah dilakukan untuk mengubahkarakteristik batubara, baik sifat fisik ataupun kimianya.

Prosedur hydrothermal pertama kali dilakukan olehFischer yaitu dengan memanaskan batubara pada suhu320–4000C dengan penambahan air di dalam autoclavedalam kondisi tanpa udara. Proses tersebut dapatmengurangi kadar air di dalam batubara. Selanjutnyaprosedur ini dianggap sebagai salah satu prosesupgrading batubara terutama untuk batubara brown coal(Blazso dkk, 1985). Baker dkk (1986) melakukanpercobaan dengan memberikan perlakuan hydrothermalterlebih dahulu pada batubara low rank sebelum batubaratersebut menjadi water fuel slurries. Percobaan inidilakukan pada suhu diatas 2300C dengan tekanan 5,5Mpa. Percobaan ini menghasilkan pengendapan solidyang lebih stabil. Menurut Baker dkk (1986) pada suhudiatas 2300C, karbosilat yang terdapat pada strukturbatubara akan terdekomposisi dan membentukkarbondioksida. Evolusi dari karbondioksida juga akanmengeluarkan air dari pori-pori batubara sehinggakandungan air lembab batubara turun secara signifikan,demikian pula dengan kandungan oksigen dan zatterbangnya, oleh sebab itu nilai kalor batubarameningkat.

Sakaguci dkk (2008) menyatakan bahwa perlakuanhydrothermal brown coal yang dilakukan pada suhudiatas 1500C akan menyebabkan perubahan dari gugusfungsi oksigen dan akan menghasilkan batubara yangmemiki kandungan karbon yang tinggi serta kandunganoksigen yang rendah. Perubahan gugus fungsi oksigenmengakibatkan perubahan sifat dari permukaan batubaramenjadi hydropobic sehingga menghambat penyerapanair. Perlakuan hydrothermal menyebabkan struktur pori-pori batubara menjadi rusak yang selanjutnya akantertutup kembali oleh tar yang keluar selama proseshydrothermal. Penyumbatan pori-pori inilah yang jugamenyebabkan batubara hasil proses sulit untuk menyerapmoisture kembali.

Batubara low rank mempunyai sejumlah oksigendalam bentuk asam karbosilat yang menyebabkan nilaikalor batubara low rank menjadi rendah dan kadar airlembab yang tinggi. Molekul asam karbosilat memilikiikatan polar yang dapat membentuk ikatan hidrogendengan molekul lainya terutama air. Ikatan ini akanterurai dengan kenaikan suhu diatas 1500C, dimana

Pengaruh Suhu Pada Proses Hydrothermal Terhadap Karakteristik Batubara

karbondioksida yang terbentuk akan membantu prosesdewatering dengan mengeluarkan air dari pori-poribatubara. Proses evolusi dari karbondioksida akanmengurangi kandungan oksigen dari batubara danmeningkatkan kandungan karbon (Sakaguci dkk, 2008).

Perlakuan hydrothermal juga efektif terhadapupgrading dan dewatering gambut. Dari hasil penelitianyang dilakukan oleh Mursito dkk (2010) terhadapgambut yang berasal dari Pontianak menunjukan bahwadari proses hydrothermal yang dilakukan denganmenggunakan suhu 1500C 3800C dan tekanan 25,1 MPaakan meningkatkan kandungan karbon pada peat.Kandungan karbon meningkat dari 37.6 menjadi 65.9 %,kandungan zat terbang menurun dari 62.4 menjadi 34.1%. Kandungan abu relatif stabil selama proses tersebutdan kandungan sulfur juga relatif rendah, hanya 0.1%.Selain itu pada proses hydrothermal ini terjadiperubahan rank, dimana gambut yang telah mengalamiproses hydrothermal mengalami perubahan menjadiantar lignite dan subbituminous.

Timpe dkk (2001), dalam penelitiannya menyatakanbahwa perlakuan hydrotermal juga dapatmenghilangkan organik sulfur di dalam batubara.Percobaan ini menggunakan suhu 3700C dan tekanan158 bar. Air pada proses hydrothermal pada kondisisuperkritical dapat berfungsi sebagai pelarut, reaktan danmentransfer energy untuk mengurangi kandungan sulfurdan trace metal yang terkandung didalam batubara.Kadar sulfur berkurang hingga 50% pada kondisi suhukritis tetapi dibawah tekanan kritis. Demikian jugadengan beberapa trace element seperti As,Hg dan Sedapat dihilangkan atau dikurangi melalui proseshydrothermal.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini merupakan penelitian pada skalalaboratorium. Penelitian ini dilakukan terhadap samplebatubara yang berasal dari Lahat Sumatera Selatan.Sample batubara ini memiliki nilai kalori 5.979,43 kal/gr.Bagan alir tahapan penelitian dapat dilihat pada gambar1. Untuk mendapatkan hasil penelitian sesuai dengantujuan yang dinginkan, maka tahapan awal yangdilakukan yaitu dengan terlebih dahulu mempersiapansample batubara yang akan diproses. Sample batubarayang akan digunakan ini terlebih dahulu dipreparasidengan pengecilan ukuran 5-10 cm. Sebagian batubaradianalisis untuk melihat bagaimana karakteritik batubarasebelum proses hydrothermal. Sebagian batubara lainnyaakan diupgrading melalui proses hydrothermal. Variasisuhu yang digunakan adalah 280-3400C dengan waktureaksi adalah selama 30 menit. Batubara hasil prosesselanjutnya dianalisis untuk mengetahui karakteristik

batubara hasil proses tersebut. Analisis ini dilakukanpada setiap variasi suhu untuk melihat bagaimanaperubahan karateristik batubara pada setiap suhu danmenentukan suhu yang paling optimum pada penelitinini.

Gambar 1. Bagan Alir Tahapan Penelitian

Perlakuan hydrothermal ini dilakukan di dalam alatautoclave berkapasitas 5 (Lima) liter dalam kondisivakum udara. Sebanyak 400 gram sample batubaraberukuran 5 – 10 cm dimasukan kedalam autoclavedengan penambahan air sebanyak 1200 mililiter.Tekanan awal diberikan dengan menginjeksikan gasnitrogen ke dalam autoclave. Selama proseshydrothermal berlangsung akan terjadi kenaikan tekananyang disebabkan oleh kenaikan suhu. Untuk itudilakukan pengaturan tekanan dengan cara membukatutup outlet valve untuk mengeluarkan gas hasil prosesagar tekanan tidak meningkat. Setelah suhu yangdiinginkan tercapai, dilakukan penahanan suhu dantekanan selama 30 menit, selanjutnya suhu di turunkansampai suhu 1500C. Gas dan air sisa proses dikeluarkandan kemudian dilakukan pendinginan sampai suhukamar (12–15 jam). Alat autoclave yang digunakandapat dilihat pada gambar 2.

Batubara Hasil proses hydrothermal selanjutnyadianalisis yaitu analisis proximate, ultimate, nilai kalordan petrografi. Analisis ini dilakukan untuk melihat

Studi Literatur

Preparasi Sample- Pengecilan ukuran

sample batubara 5-10cm

AnalisisiBatubara Raw- Proximate- Ultimate- Nilai Kalori- Petrografi

Perlakuan HydrotehrmalKondisi Percobaan :- Suhu 280-3400C- Tekanan non evaporasi- Waktu proses 30 menit

Analisis SampleHasilHydrothermal- Proximate- Ultimate- Nilai Kalori- Petrografi

Analisis dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran

Y.B. Ningsih

perubahan karakteristik batubara setelah perlakuanhydrothermal pada setiap peningkatan suhu.

Gambar 2. Autoclave


HasilBeberapa hal yang menjadi karakteristik batubara

antara lain nilai kalori, kandungan air lembab, zatterbang, karbon tertambat, oksigen, hidrogen, karbon dannilai reflektan. Sebelum dilakukan proses hydrothermal,batubara raw terlebih dahulu dianalisis. Hasil analisis inidigunakan untuk membandingkan karakteristik batubarasebelum dan setelah proses hydrothermal. Karakteristikbatubara raw dapat dilihat pada table 1.

Tabel 1. Karakteristik Batubara Raw Sebelum ProsesHydrothermal

No Parameter Nilai

Analisis Proximate

2 Kadar air ( % adb ) 11.6

3 Abu ( % adb ) 3.71

4 Zat Terbang ( % adb ) 42.97

5 Karbon Tertambat ( % adb ) 41.72

Analisis Ultimate

1 Karbon ( % adb ) 61.4

2 Hidrogen ( % adb ) 6.53

3 Nitrogen ( % adb ) 1.41

4 Sulfur ( % adb ) 0.41

5 Oksigen( % adb ) 26.41

Analisis lain

1 Nilai kalor (kal/ gram, adb ) 5,979.43

3 Vitrinite (%) 39.0

4 Reflektan 0.38

Perubahan karakteristik batubara akibat pengaruhsuhu pada proses hydrothermal dapat diamati melaluidata hasil analisis proximate, ultimate, nilai kalor danpetrografi. Analisis proximate meliputi analisiskandungan air lembab, abu, zat terbang dan karbontertambat. Analisis ultimate meliputi analsis kandunganoksigen, hidrogen, sulfur, nitrogen dan karbon. Analisispetrografi meliputi nilai reflektan dan maseral batubara.

Hasil analisis batubara hasil proses hydrothermalpada beberapa variasi suhu dapat dilihat pada table 2.

Tabel 2. Hasil Analisis Batubara Hasil ProsesHydrothermal

No ParameterSuhu (0C)

280 300 320 340

Analisis Proximate

1 Kadar air( % adb )

6.61 5.14 4.43 4.01

2 Abu( % adb )

2.78 2.73 2.09 1.85

3 Zat Terbang( % adb )

42.82 42.72 42 41.4

64 Karbon

Tertambat( % adb )

47.79 49.79 51.48 52.6

8

Analisis Ultimate

1 Karbon( % adb )

68.59 72.10 75.36 77.5

2 Hidrogen( % adb )

6.33 6.27 6.12 6.01

3 Nitrogen( % adb )

1.22 1.48 1.3 1.44

4 Sulfur( % adb )

0.41 0.35 0.34 0.35

5 Oksigen( % adb )

20.67 17.7 14.79 12.8

51Analisis lain

1 Nilai kalor(kal/gram,adb )

6697.

1

6801.

8

6831.

2

7019

.62

2 Vitrinite (%) 70.8 72.6 81.2 82.6

3 Reflektan 0.58 0.64 0.65 0.73

PembahasanHasil penelitian menunjukan bahwa pada setiap

kenaikan suhu pada proses hydrothermal akan terjadiperubahan karakteristik batubara. Perubahan beberapasifat kimia batubara yang menjadi karakteristik batubaracenderung semakin meningkat atau berkurang seiringdengan meningkatnya suhu yang digunakan.


Adanya peningkatan suhu menyebabkan perubahankandungan air lembab pada batubara. Gambar 2menunjukan pengaruh suhu terhadap kandungan airlembab batubara hasil proses hydrothermal. Hasilpenelitian ini menunjukan kecenderungan bahwa makintinggi suhu maka kandungan air lembab akan semakinmenurun. Pada suhu tertinggi yang digunakan padapenelitian ini (3400C) kandungan air lembab padabatubara menurun sebesar 65,43% yaitu dari semula11,6% adb menjadi 4.01% adb.

Gambar 3. Grafik Pengaruh Suhu terhadap KandunganAir Lembab Batubara Hasil Proses Hydrotehrmal

Berdasarkan teori dekomposisi thermal batubara,peningkatan suhu akan menyebabkan perekahan strukturbatubara, dimana air akan keluar sebagai produk awaldekomposisi thermal batubara (Speight, 1994). Hal inilah yang menyebabkan kandungan air didalam batubaraakan semakin berkurang dengan semakin meningkatnyasuhu pada proses hydrothermal. Menurut Baker dkk(1986), adanya peningkatan suhu akan menyebabkanikatan hidroksil didalam struktur batubara terputus.Putusnya ikatan ini menyebabkan air (H20) akan terpisahdari struktur molekul batubara lainnya, sehinggakandungan air di dalam batubara akan semakinberkurang (Speight, 1994).

Berkurangnya air lembab di dalam batubara karenaadanya kenaikan suhu, berbanding terbalik dengankandungan nilai kalori batubara. Pengaruh suhu terhadapnilai kalori batubara dapat dilihat pada gambar 4.

Hasil penelitian menunjukan bahwa semakinmenngkatnya suhu, maka nilai kalori di dalam batubaracenderung semakin meningkat. Peningkatan nilai kaloriyang paling optimal pada penelitian ini dicapai padasuhu 3400C. Pada peningkatan suhu sampai 3400C, nilaikalori batubara meningkat dari semula 5979,43 kal/grmeningkat menjadi 7019,62 kal/gr.

Gambar 4. Grafik Pengaruh Suhu Terhadap Nilai Kaloribatubara

Hasil penelitian menunjukan bahwa semakinmenngkatnya suhu, maka nilai kalori didalam batubaracenderung semakin meningkat. Peningkatan nilai kaloriyang paling optimal pada penelitian ini dicapai padasuhu 3400C. Pada peningkatan suhu sampai 3400C, nilaikalori batubara meningkat dari semula 5979,43 kal/grmeningkat menjadi 7019,62 kal/gr.

Peningkatan nilai kalori ini dipengaruhi olehkandungan air lembab di dalam batubara. Makinberkurang kandungan air lembab batubara maka nilaikalorinya akan semakin tinggi . Nilai kalori merupakankemampuan panas yang dikeluarkan batubara jikabatubara tersebut dibakar. Pada proses pembakaran,banyaknya kandungan air lembab akan meyebabkanhilangnya panas yang digunakan untuk penguapan(Muchjidin, 2006). Dengan demikian dapat dikatakanbahwa semakin rendah kandungan air lembab makanilai kalori akan semakin tinggi.

Peningkatan suhu pada proses hydrothermal jugaberpengaruh terhadap kandungan karbon tertambatbatubara. Dengan makin meningkatnya suhu makakandungan karbon tertambat juga cenderung semakinmeningkat (gambar 5).

Pada penelitian ini, kandungan karbon tertambattertinggi dicapai pada suhu tertinggi yaitu 3400C, dimanakandungan karbon tertambat meningkat dari 41,72%adbmenjadi 52.68% adb. Dengan demikian dengan adanyapeningkatan suhu sampai 3400C pada proses

Y.B. Ningsih

hydrothermal, menyebabkan peningkatan kandungankarbon tertambat meningkat sebesar 26,73%.

Gambar 5. Pengaruh Suhu Terhadap KandunganKarbon Tertambat Batubara Hasil Proses Hydrothermal

Peningkatan kandungan karbon tertambat akanberbanding terbalik dengan kandungan air lembab didalam batubara. Semakin berkurang kandungan airlembab maka kandungan karbon tertambat akan semakintinggi (Sukandarrumidi, 2006). Pada penelitian inidengan adanya kenaikan suhu menyebabkan air lembabdi dalam batubara menurun. Hal ini yang menyebabkankandungan karbon tertambat batubara hasil proseshydrothermal semakin meningkat.

Berkurangnya zat terbang juga berpengaruh terhadapkandungan karbon tertambat. Zat terbang adalah bagianbatubara yang mudah menguap pada saat batubaradipanaskan tanpa udara. Zat terbang merupakan hasilpenguraian senyawa kimia dan campuran komplekspembentuk batubara. Adanya peningkatan suhu yangtinggi dapat menguraikan senyawa atau memutuskanikatan molekul-molekul pembentuk batubara tersebut.Dengan makin berkurangnya senyawa yang mudahmenguap pada molekul batubara ini maka kandungankarbon tertambat pada batubara akan semakin besar(Berkowitz, 1985).

Gambar 6 menunjukan pengaruh suhu terhadapkandungan zat terbang pada batubara. Grafik inimenunjukan bahwa dengan adanya peningkatan suhumaka kandungan zat terbang pada batubara hasil proseshydrothermal cenderung akan semakin berkurang.

Berkurangnya kandungan zat terbang di dalambatubara disebabkan oleh terurainya senyawa-senyawapenyusun batubara yang disebabkan oleh peningkatansuhu. Pada penelitian ini, batubara yang semula memilikikandungan zat terbang sebesar 42.97% adb, setelah

diproses hydrothermal pada suhu 3400C, berkurangmenjadi 41.46%adb. Penurunan kandungan zat terbangpada penelitian ini tidak terlalu signifikan. Penurunankandungan zat terbang setelah proses hanya 3,51%.Menurut Berkowitz (1985) dan Speight (1994),pengurangan kandungan zat terbang pada batubara akansignifikan terjadi pada tahapan dekomposisi thermal aktifyaitu diatas suhu 3500C dan dibawah suhu 5500C. Padapenelitian ini, suhu tertinggi yang digunakan masihdibawah suhu 3500C. Hal ini yang menyebabkanpenurunan kandungan zat terbang di dalam batubaratidak terlalu signifikan.

Gambar 6. Pengaruh Suhu Terhadap Kandungan ZatTerbang Batubara hasil Proses Hydrothermal

Pada proses hydrothermal, adanya peningkatan suhujuga berpengaruh terhadap kandungan unsur kimia yangterkandung di dalam struktur molekul batubara. Hasilpenelitian menunjukan bahwa makin tinggi suhu makakandungan karbon cenderung semakin tinggi dankandungan oksigen dan hidrogen cenderung semakinmenurun. Penurunan kandungan oksigen pada penelitianini paling tinggi terjadi pada suhu tertinggi yaitu 3400Cdimana kandungan oksigen turun sebesar 51,39%(gambar 7).


Gambar 7. Grafik Pengaruh Suhu Terhadap KandunganOksigen

Sebelum dilakukan proses hydrothermal, kandunganoksigen pada sample batubara adalah 26.44% adb.Setelah dilakukan proses hydrothermal, kandunganoksigen berkurang menjadi 12,08% adb.

Kenaikan suhu juga berpengaruh terhadap kandunganhidrogen. Kandungan hidrogen berkurang akibat adanyakenaikan suhu. Semakin tinggi suhu, maka kandunganhidrogen cenderung semakin rendah (gambar 8).

Pengurangan kandungan hidrogen ini tidak terlalusignifikan. Kandungan hidrogen berkurang sebesar9,35%. Sebelum proses hydrothermal, kandunganhidrogen pada sample batubara adalah sebesar 6.63%adb,sedangkan setelah proses hydrothermal, kandunganhidrogen berkurang menjadi 6.01%adb

Gambar 8. Grafik Pengaruh Suhu Terhadap KandunganHidrogen

Penurunan kandungan hidrogen dan oksigen,berbanding terbalik dengan kandungan karbon batubarahasil proses hydrothermal. Pada penelitian ini, denganadanya kenaikan suhu pada proses hydrothermal,kandunngan karbon cenderung akan semakin meningkat(gambar 9).

Gambar 9. Grafik Pengaruh Suhu Terhadap KarbonBatubara sebelum diproses hydrothermal memiliki

kandungan karbon 61,40%adb. Setelah melalui proseshydrothermal dengan suhu 3400C, kandungan karbonmeningkat menjadi 77,50% adb.

Penurunan kandungan oksigen dan hidrogen padabatubara hasil proses hydrothermal ini disebabkan olehterurainya atau putusnya ikatan karboksil dan hidroksilyang terdapat pada struktur molekul batubara akibatadanya peningkatan suhu (Baker dkk, 1986). Terurainyaikatan inilah yang menyebabkan kandungan oksigen danhidrogen di dalam batubara menjadi berkurang. Sakagucidkk (2008) juga menyatakan dalam penelitiannya bahwakenaikan suhu diatas 1500c akan menyebabkan ikatanpolar yang terbentuk antara hidrogen dan oksigen akanterurai. Pemanasan yang dilakukan pada batubaramembuat struktur molekul batubara akan terdekomposisidimana ikatan-ikatan lemah khususnya hidroksil akanterputus, menguraikan hidrogen dan oksigen daristruktur molekul batubara yang mengakibatkankandungan karbon semakin meningkat.

Karakteristik lainnya yang dapat diamati padabatubara hasil proses hydrothermal adalah fuel ratio.Fuel ratio merupakan perbandingan antara karbontertambat dengan kandungan zat terbang( Sukandarrumidi, 2006). Dengan semakin berkurangnyakandungan zat terbang dan semakin meningkatnyakandungan karbon tertambat batubara, maka rasiokarbon tertambat per zat terbang batubara (FC/VM) jugaakan semakin meningkat.

Hasil penelitian ini menunjukan bahwa rasio FC/VMcenderung meningkat dengan meningkatnya suhu padaproses hydrothermal (gambar 10). Rasio FC/VM padabatubara sebelum proses hydrothermal adalah sebesar0,97. Setelah dilakukan proses hydrothermal dengansuhu 3400C, rasio FC/VM meningkat menjadi 1,27.

Y.B. Ningsih

Gambar 10. Grafik Pengaruh Suhu Terhadap RasioKarbon Tertambat dan Zat Terbang

Nilai fuel ratio menunjukan kereaktifan pembakaranbatubara. Makin rendah nilai fuel ratio batubara makasemakin tinggi tingkat kereaktifan pembakaran batubaratersebut (Arbie Yakub, 2006). Hasil penelitian inimenunjukan makin tinggi suhu maka peningkatan nilaifuel ratio akan semakin tinggi. Hal ini menunjukanbahwa dengan semakin tingginya suhu pada proseshydrothermal, maka kereaktifan pembakaran batubarahasil proses hydrothermal akan semakin berkurang.

Adanya kenaikan suhu pada proses hydrothermaljuga berpengaruh terhadap nilai reflektan rata-ratavitrinite batubara. Hasil penelitian ini menunjukanbahwa nilai reflektan ini cenderung semakin meningkatdengan semakin meningkatnya suhu (gambar 11). Hasilpenelitian ini menunjukan bahwa pada proseshydrothermal dengan adanya kenaikan suhu sampai3400C, nilai reflektan batubara meningkat dari 0,38menjadi 0,73. Peningkatan ini cukup signifikan.Peningkatan nilai reflektan ini berbanding lurus denganpeningkatan kandungan vitrinite didalam batubara. Nilaireflektan rata-rata vitrinite semakin meningkat dengansemakin meningkatnya kandungan vitrinite di dalambatubara. Kandungan vitrinite yang awalnya hanya 39%,setelah melalui proses hydrothermal meningkat menjadi82,6%.

Gambar 11. Grafik Pengaruh Suhu terhadap NilaiReflektan

Perubahan nilai reflektan vitrinite merupakan salahsatu indikasi derajat pembatubaraan. Semakin tingginilai reflektan vitrinite maka derajat pembatubaraan akansemakin tinggi (Stach, E dkk, 1982). Berdasarkananalisis nilai reflektan, batubara raw sebelum diproseshydrothermal memiliki nilai reflektan sebesar 0,38%.Berdasarkan klasifikasi kelas batubara yang dibuat Ward

(Thomas, L.,2002) maka batubara raw ini termasuk kedalam kelas subbituminous. Setelah proses hydrothermal,nilai reflektan rata-rata vitrinite batubara meningkatmenjadi 0,73%. Berdasarkan klasifikasi Ward, makabatubara hasil proses hydrothermal ini termasuk kedalamkelas High Volatile Bituminous A. Hal inimengindikasikan bahwa melalui proses hydrothermal,dengan semakin meningkatnya suhu, maka derajatpembatubaraan akan semakin tinggi.

KESIMPULAN

Adanya peningkatan suhu pada proses hydrothermal,dapat mengubah karakteristik batubara. Dengan makintingginya suhu maka kandungan karbon tertambat, nilaikalori, unsur karbon, nilai reflektan dan fuel ratiocenderung semakin meningkat, sedangkan kandunganair lembab, zat terbang dan kandungan oksigen danhidrogen cenderung semakin menurun. Selain itu denganmakin meningkatnya suhu, maka reaktifitas pembakaranbatubara hasil proses hydrothermal cenderung semakinmenurun. Kenaikan suhu pada proses hydrothermal jugamengindikasikan adanya derajat pembatubaraan, dimanabatubara yang semula termasuk kedalam kelassubbituminous, setelah melalui proses hydrothermalmeningkat menjadi batubara setingkat High VolatileBituminous A.

Suhu paling optimum pada penelitian hydrothermalini adalah pada suhu 3400C, dimana pengurangan danpeningkatan sifat kimia batubara paling optimal terjadipada suhu tersebut. Pada suhu 3400C nilai kalorimeningkat sebesar 17,4%, kandungan air lembab turunsebesar 65,43%, zat terbang turun sebesar 3.52%, karbontertambat meningkat sebesar 26,27%, kandungan karbonmeningkat sebesar 26,22%, kandungan hydrogen turunsebesar 9,35% dan kandungan oksigen turun sebesar51,39%

DAFTAR PUSTAKA

Arbi Yakub. (2006). Buku Pegangan Rb’s TentangKualitas Batubara. ATC Course Material.Bandung.

Baker, G. G., Sears, R. E., Maas, D. J., Potas, T. A.,Willson, W. G. , Farn, S. A. (1986). HydrothermalPreparation of Low-Rank Coal-Water Fuel Slurries.Energy, 11 :1267-1280

Berkowitz, N. (1985). The Chemistry of Coal. CoalScience and Technology, 7. Elsevier.

Blazsó, M., Jakab, E., Vargha, A., Székely, T., Zoebel,H., Klare, H., Keil, G. (1986). The Effect ofHydrothermal Treatment on a Merseburg Lignite .Fuel, 65 : 337-341.


Mursito, A.T., Hirajima, T., Sasaki, K. (2010).Upgrading and Dewatering of Raw Tropical Peatby Hydrothermal Treatment. Fuel, 89 : 635-641

Muchjidin.(2006). Pengendalian Mutu Dalam IndustriBatubara. Penerbit ITB Bandung.

Sakaguchi, M., Laursen, K., Nakagawa, H., Miura, K.(2008). Hydrothermal upgrading of Loy YangBrown coal — Effect of Upgrading Conditions onThe Characteristics of The Products. FuelProcessing Technology, 89 : 391-396.

Speight, J.G. ( 1994 ). The chemistry and technology ofCoal. Second edition. Marcel Dekker, Inc

Stach, E., Machkowsky, M.TH., Teichmuller, M., Taylor,G.H., Chandra, D., Teichmuller, R. (1982). Stach’sTextbook of Coal Petrology. Gebruder Borrntrager,Berlin

Thomas, L. (2002). Coal Geology. John Wiley and Sons,LTD

Timpe, R.C., Mann, M.d., Pavlish, J.H., Louie, P.K.K.(2001). Organic Sulfur and Hap Removal fromCoal Using Hydrothermal Treatment. FuelProcessing Technology, 73 : 127-141


METODE PENGUKURAN KEBISINGAN RUANGANMENGGUNAKAN DATA LOGGER SPL

Aryulius Jasuan1

1 Teknik Elektro, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Pengukuran Kebisingan Ruangan mengalami perkembangan yang pesat, Baik itu dilakukan untukpengukuran kebisingan secara umum maupun yang terkait dengan berbagai keperluan dibidang telekomunikasi sepertiperencanaan ruang studio dan lain sebagainya, diharapkan melalui penelitian ini dapat dikembangkan suatu metode danprosedur pengukuran Kebisingan Suatu ruangan. Melalui penelitian ini akan dipelajari hal hal yang tekait dengan Bunyidan Kebisingan, Sumber Kebisingan, Jenis Kebisingan, Pengaruh Kebisingan Pada Manusia, Penyebab kebisingan,Dampak Kebisingan Terhadap Kesehatan, Standar kebisingan berbagai spot dan ruang publik menurut KeputusanMenteri Negara Lingkungan Hidup No. 48 Tahun 1996 Tanggal 25 Nopember 1996, dan melakukan uji cobapenggunaan Noise Meter dengan Data Logger SPL berbasis Andoid. Sebagai uji coba dilakukan pengukuran kebisingandan perhitungan yang dilakukan pada Teras, Koridor dan ruang Administrasi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya Kampus Palembang. Dari hasil pengukuran ruang teras tingkat kebisangan pada siang 63,74dB(A) berada diatas nilai ambang untuk fasilitas umum sebesar 60 dB(A).

Kata Kunci: Pengukuran kebisingan, SPL data Logger Android

ABSTRACT: Noise Measurement had great development, Be it done for noise measurement in general or related tovarious purposes in the field of telecommunications such as a studio planning and so forth, The aim of this research isto be developed a method and procedure of noise measurement. Through this research will study matters reletad withSound and Noise, Noise Sources, Noise Type, Noise Effect On Humans, causes noise, Noise Impact on Health, Thestandar of Noise Exposure for various spots and public spaces in Indonesia regulated by Decree of the Minister ofEnvironment No. 48 In 1996 On 25 November 1996, in this reseach test measurement of Noise using Noise Meter DataLogger SPL Andoid-based. As a test conducted noise measurements and calculations were performed test on theterraces, corridors and space Administration in the Department of Electrical Engineering Faculty of Engineering,University Campus Sriwijaya Palembang. From the measurement results nosis level in patio space during the 63.74 dB(A) is above the threshold value for public facilities by 60 dB (A).

Keywords: measurement noise, Data Logger SPL Android

PENDAHULUAN

Melalui Penelitian ini dimaksudkan untukmenjawab keingintahuan peneliti tentang bangaimanacara melakukan pengukuran kebisingan, mengingatperkembangan kemajuan elektronika yang membawaperkembangan suatu perangkat android yang dapatdiprogram sesuai dengan kebutuhan.

Penggunaan alat ukur kebisingan tidak hanyaberguna untuk bidang kesehatan dan kenyamananlingkungan kerja tetapi juga digunakan pada berbagaibidang telekomunikasi seperti mempelajarikarakteristik peralatan audio, pengujian kekedapanruang studio dan lain sebagainya.

Gangguan kesehatan selain gangguanpendengaran biasanya disebabkan karena energikebisingan yang tinggi mampu menimbulkan efekviseral, seperti perubahan frekuensi detak jantung,perubahan tekanan darah, dan tingkat pengeluaran

keringat. Sebagai tambahan, ada efek psikososial danpsikomotor ringan jika dicoba bekerja di lingkunganyang bising.

Bising menyebabkan berbagai gangguan padatenaga kerja. Gangguan kesehatan yang ditimbulkanakibat bising pada tenaga kerja bermacam-macam. Efekatau gangguan kebisingan dapat dibagi menjadi duayaitu (Siswanto, 1992).

Gangguan fisiologis dapat berupa peningkatantekanan darah dan penyakit jantung. kebisingan bisadirespon oleh otak yang merasakan pengalaman inisebagai ancaman atau stres, yang kemudianberhubungan dengan pengeluaran hormon stresseperti epinephrine, norepinephrine dan kortisol. Stresakan mempengaruhi sistim saraf yang kemudianberpengaruh pada detak jantung, akan berakibatperubahan tekanan darah. Stres yang berulang-ulangbisa menjadikan perubahan tekanan darah itu menetap.

A. Jasuan , et al.

Kenaikan tekanan darah yang terus- menerus akanberakibat pada hipertensi dan stroke.

Gangguan pada indera pendengaran.

Trauma Akustik: Merupakan gangguanpendengaran yang disebabkan pemaparan tunggal(Single exposure) terhadap intensitas yang tinggi danterjadi secara tiba-tiba, sebagai contoh gangguanpendengaran atau ketulian yang disebabkan suaraledakan bom. Hal ini dapat menyebabkan robeknyamembran tympani dan kerusakan tulang-tulangpendengaran.

Temporary Threshold Shift (TTS) atau kurangpendengaran akibat bising sementara (KPABS).Adalah efek jangka pendek dari pemaparan bising,berupa kenaikan ambang sementara yang kemudiansetelah berakhirnya pemaparan terhadap bisingakankembali normal. Faktor yang mempengaruhiterjadinya TTS adalah intensitas dan frekuensibising, lama waktu pemaparan dan lama waktuistirahat dari pemaparan, tipe bising dan kepekaanindividual.

Permanent Threshold shift (PTS) atau kurangpendengaran akibat bising tetap. Adalah kenaikanambang pendengaran yang bersifat irreversibel,sehingga tidak mungkin terjadi pemulihan. Ini dapatdisebabkan oleh efek kumulatif pemaparan terhadapbising yang berulang selama bertahun-tahun.

Judul penelitian yang dipilih adalah metodepengukuran kebisingan ruangan menggunakan datalogger SPL hal yang dipelajari dalam penelitian iniantara lain, Terori tentang kebisingan, Metodepengukuran kebisingan, peralatan yang diperlukanuntuk melakukan pengukuran kebisingan dan aturanyang terkait dengan kebisingan.

Sebagai uji coba akan dilakukan pengukurankebisingan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya Kampus Palembang.

Sebagaimana ditetapkan dalam KeputusanMenteri Negara Lingkungan Hidup No. 48 Tahun 1996Tentang : Baku Tingkat Kebisingan, KeputusanMenteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor1405/Menkes/SK/XI/2002 Tentang PersyaratanKesehatan Lingkungan Kerja Perkantoran Dan Industridan Keputusan Menteri Tenaga Kerja Nomor :Kep.51/Men/I999 Tentang Nilai Ambang Batas FaktorFisika Di Tempat Kerja .

Tujuan dari Penelitian ini adalah untukmempelajari cara pengukuran kebisingan ruangan,peralatan yang digunakan, baku mutu lingkungan,pengumpulan data, serta interpretasi hasilpengukukuran. Sehingga diperoleh suatu medode danperalatan standar untuk melakukan pengukuran

kebisingan. Manfaat penelitian adalah diperoleh datatingkat kebisingangan adalah diperolehnya data tingkatbesingan, sehingga dapat dilakukan upaya untukpengambilan langkah-langkah perbaikan jika tingkatkebisingan berada di luar ambang batas yang diizinkan.

TINJAUAN PUSATAKA

BunyiBunyi adalah perubahan tekanan yang dapat

dideteksi oleh telinga atau kompresi mekanikal ataugelombang longitudinal yang merambat melaluimedium, medium atau zat perantara ini dapat berupazat cair, padat, gas.

Kebanyakan suara adalah merupakan gabunganberbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapatdijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensiyang diukur dalam Hertz (Hz) dan amplitude ataukenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam desibel.Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitugetaran udara atau medium lain, sampai kegendangtelinga manusia. Batas frekuensi bunyi yang dapatdidengar oleh telinga manusia kira-kira dari 20 Hzsampai 20 kHz pada amplitudo umum dengan berbagaivariasi dalam kurva responya. Suara diatas 20 kHzdisebut ultrasonic dan dibawah 20 Hz disebutinfrasonik.

KebisinganKebisingan adalah bunyi atau suara yang tidak

dikehendaki dan dapat mengganggu kesehatan dankenyamanan lingkungan yang dinyatakan dalam satuandesibel (dB). Kebisingan juga dapat didefinisikansebagai bunyi yang tidak disukai, suara yangmengganggu atau bunyi yang menjengkelkan.Berdasarkan Kepmenaker, kebisingan adalah suarayang tidak dikehendaki yang bersumber dari alat-alat,proses produksi yang pada tingkat tertentu dapatmenimbulkan gangguan kesehatan dan pendengaran.

Bunyi yang menimbulkan kebisingan disebabkanoleh sumber suara yang bergetar. Getaran sumber suaraini mengganggu keseimbangan molekul udarasekitarnya sehingga molekul-molekul udara ikutbergetar. Getaran sumber ini menyebabkan terjadinyagelombang rambatan energi mekanis dalam mediumudara menurut pola ramatan longitudinal. Rambatangelombang diudara ini dikenal sebagai suara atau bunyisedangkan dengan konteks ruang dan waktu sehinggadapat menimbulkan gangguan kenyamanan dankesehatan.

Sumber kebisinganSumber bising ialah sumber bunyi yang

kehadirannya dianggap mengganggu pendengaran baik

Metode Pengukuran Kebisingan Ruangan Menggunakan Data Logger SPL

dari sumber bergerak maupun tidak bergerak. Umumnyasumber kebisingan dapat berasal dari kegiatan industri,perdagangan, pembangunan, alat pembangkit tenaga, alatpengangkut dan kegiatan rumah tangga. Di Industri,sumber kebisingan dapat di klasifikasikan menjadi 3macam, yaitu :

Mesin : Kebisingan yang ditimbulkan oleh aktifitas mesin

Vibrasi : Kebisingan yang ditimbulkan oleh akibatgetaran yang ditimbulkan akibat gesekan, benturan atauketidak seimbangan gerakan bagian mesin. Terjadi padaroda gigi, roda gila, batang torsi, piston, fan, bearing, danlain-lain.

Pergerakan udara, gas dan cairanKebisingan ini di timbulkan akibat pergerakan udara,

gas, dan cairan dalam kegiatan proses kerja industrimisalnya pada pipa penyalur cairan gas, outlet pipa, gasbuang, jet, flare boom, dan lain-lain.

Jenis KebisinganJenis-jenis kebisingan berdasarkan sifat dan spektrum

bunyi dapat dibagi sebagai berikut:

1. Bising yang kontinyuBising dimana fluktuasi dari intensitasnya tidak lebih

dari 6 dB dan tidak putus-putus. Bising kontinyudibagi menjadi 2 (dua) yaitu:

- Wide Spectrum adalah bising dengan spektrumfrekuensi yang luas. bising ini relatif tetap dalambatas kurang dari 5 dB untuk periode 0.5 detikberturut-turut, seperti suara kipas angin, suaramesin tenun.

- Norrow Spectrum adalah bising ini juga relatiftetap, akan tetapi hanya mempunyai frekuensitertentu saja (frekuensi 500, 1000, 4000)misalnya gergaji sirkuler, katup gas.

2. Bising terputus-putusBising jenis ini sering disebut juga intermittentnoise, yaitu bising yang berlangsung secara tidakterus-menerus, melainkan ada periode relatiftenang, misalnya lalu lintas, kendaraan, kapalterbang, kereta api.

3. Bising impulsifBising jenis ini memiliki perubahan intensitassuara melebihi 40 dB dalam waktu sangat cepatdan biasanya mengejutkan pendengarnya sepertisuara tembakan suara ledakan mercon, meriam.

4. Bising impulsif berulangSama dengan bising impulsif, hanya bising

ini terjadi berulang-ulang, misalnya mesin tempa.

Pengaruh Kebisingan Pada ManusiaBerdasarkan pengaruhnya pada manusia, bising dapatdibagi atas :

1. Bising yang mengganggu (Irritating noise)Merupakan bising yang mempunyai intensitastidak terlalu keras, misalnya mendengkur.

2. Bising yang menutupi (Masking noise)Merupakan bunyi yang menutupi pendengaranyang jelas, secara tidak langsung bunyi ini akanmembahayakan kesehatan dan keselamatan tenagakerja , karena teriakan atau isyarat tanda bahayatenggelam dalam bising dari sumber lain.

3. Bising yang merusak (damaging/injurious noise)Merupakan bunyi yang intensitasnya melampuiNilai Ambang Batas. Bunyi jenis ini akan merusakatau menurunkan fungsi pendengaran.

Penyebab kebisingan1. Frekuensi

Frekuensi adalah satuan getar yang dihasilkandalam satuan waktu (detik) dengan satuan Hz.Frekuensi yang dapat didengar manusia 20-20.000Hz. Frekuensi dibawah 20 Hz disebut Infra Soundsedangkan frekuensi diatas 20.000 Hz disebutUltra Sound. Suara percakapan manusiamempunyai rentang frekuensi 250 – 4.000 Hz.Umumnya suara percakapan manusia punyafrekuensi sekitar 1.000 Hz.

2. Intensitas suaraIntensitas didefinisikan sebagai energi suara rata-rata yang ditransmisikan melalui gelombang suaramenuju arah perambatan dalam media.

3. AmplitudoAmplitudo adalah satuan kuantitas suara yangdihasilkan oleh sumber suara pada arah tertentu.

4. Kecepatan suaraKecepatan suara adalah suatu kecepatanperpindahan perambatan udara per satuan waktu.

5. Panjang gelombangPanjang gelombang adalah jarak yang ditempuholeh perambatan suara untuk satu siklus.

6. PeriodePeriode adalah waktu yang dibutuhkan untuk satusiklus amplitudo, satuan periode adalah detik.

7. Oktave bandOktave band adalah kelompok-kelompokfrekuensi tertentu dari suara yang dapat di dengardengan baik oleh manusia. Distribusi frekuensi-frekuensi puncak suara meliputi Frekuensi : 31,5Hz – 63 Hz – 125 Hz – 250 Hz – 500 Hz – 1000Hz – 2 kHz – 4 kHz – 8 kHz – 16 kHz.

8. Frekuensi bandwidth

A. Jasuan , et al.

Frekuensi bandwidth dipergunakan untukpengukuran suara di Indonesia.

9. Pure tunePure tone adalah gelombang suara yang terdiriyang terdiri hanya satu jenis amplitudo dan satujenis frekuensi

10. LoudnessLoudness adalah persepsi pendengaran terhadapsuara pada amplitudo tertentu satuannya Phon. 1Phon setara 40 dB pada frekuensi 1000 Hz

11. Kekuatan suaraKekuatan suara satuan dari total energi yangdipancarkan oleh suara per satuan waktu.

12. Tekanan suaraTekanan suara adalah satuan daya tekanan suaraper satuan.

Dampak Kebisingan Terhadap KesehatanBising merupakan suara atau bunyi yang

mengganggu. Bising dapat menyebabkan berbagaigangguan seperti gangguan fisiologis, gangguanpsikologis, gangguan komunikasi dan ketulian. Adayang menggolongkan gangguannya berupa gangguanAuditory, misalnya gangguan terhadap pendengarandan gangguan non Auditory seperti gangguankomunikasi, ancaman bahaya keselamatan, menurunyaperforman kerja, stres dan kelelahan. Lebih rincidampak kebisingan terhadap kesehatan pekerjadijelaskan sebagai berikut:

1. Gangguan FisiologisPada umumnya, bising bernada tinggi sangat

mengganggu, apalagi bila terputus-putus atau yangdatangnya tiba-tiba. Gangguan dapat berupapeningkatan tekanan darah (± 10 mmHg), peningkatannadi, konstriksi pembuluh darah perifer terutama padatangan dan kaki, serta dapat menyebabkan pucat dangangguan sensoris.

Bising dengan intensitas tinggi dapatmenyebabkan pusing/sakit kepala. Hal ini disebabkanbising dapat merangsang situasi reseptor vestibulardalam telinga dalam yang akan menimbulkan efekpusing/vertigo. Perasaan mual, susah tidur dan sesaknafas disebabkan oleh rangsangan bising terhadapsistem saraf, keseimbangan organ, kelenjar endokrin,tekanan darah, sistem pencernaan dan keseimbanganelektrolit.

2. Gangguan PsikologisGangguan psikologis dapat berupa rasa tidak

nyaman, kurang konsentrasi, susah tidur, dan cepat

marah. Bila kebisingan diterima dalam waktu lamadapat menyebabkan penyakit psikosomatik berupagastritis, jantung, stres, kelelahan dan lain-lain.

3. Gangguan KomunikasiGangguan komunikasi biasanya disebabkan

masking effect (bunyi yang menutupi pendengaranyang kurang jelas) atau gangguan kejelasan suara.Komunikasi pembicaraan harus dilakukan dengan caraberteriak. Gangguan ini menyebabkan terganggunyapekerjaan, sampai pada kemungkinan terjadinyakesalahan karena tidak mendengar isyarat atau tandabahaya. Gangguan komunikasi ini secara tidaklangsung membahayakan keselamatan seseorang.

4. Gangguan Keseimbang

Bising yang sangat tinggi dapat menyebabkankesan berjalan di ruang angkasa atau melayang, yangdapat menimbulkan gangguan fisiologis berupa kepalapusing (vertigo) atau mual-mual.

5. Efek pada pendengaran

Pengaruh utama dari bising pada kesehatanadalah kerusakan pada indera pendengaran, yangmenyebabkan tuli progresif dan efek ini telah diketahuidan diterima secara umum dari zaman dulu. Mula-mulaefek bising pada pendengaran adalah sementara danpemuliahan terjadi secara cepat sesudah pekerjaan diarea bising dihentikan. Akan tetapi apabila bekerjaterus-menerus di area bising maka akan terjadi tulimenetap dan tidak dapat normal kembali, biasanyadimulai pada frekuensi 4000 Hz dan kemudian makinmeluas kefrekuensi sekitarnya dan akhirnya mengenaifrekuensi yang biasanya digunakan untuk percakapan.

Macam-macam gangguan pendengaran (ketulian),dapat dibagi atas :

1. Tuli sementara(Temporary Treshold Shift = TTS)Diakibatkan pemaparan terhadap bising dengan

intensitas tinggi. Seseorang akan mengalamipenurunan daya dengar yang sifatnya sementara danbiasanya waktu pemaparan terlalu singkat. Apabilatenaga kerja diberikan waktu istirahat secara cukup,daya dengarnya akan pulih kembali.2. Tuli Menetap (Permanent Treshold Shift = PTS)

Diakibatkan waktu paparan yang lama (kronis),besarnya PTS di pengaruhi faktor-faktor sebagaiberikut :

a. Tingginya level suarab. Lama paparanc. Spektrum suarad. Temporal pattern, bila kebisingan yang

kontinyu maka kemungkinan terjadi TTS akanlebih besar


e. Kepekaan individuf. Pengaruh obat-obatan, beberapa obat-obatan

dapat memperberat (pengaruh synergistik)ketulian apabila diberikan bersamaan dengankontak suara, misalnya quinine, aspirin, danbeberapa obat lainnya

g. Keadaan Kesehatan

3. Trauma AkustikTrauma akustik adalah setiap perlukaan yang

merusak sebagian atau seluruh alat pendengaran yangdisebabkan oleh pengaruh pajanan tunggal ataubeberapa pajanan dari bising dengan intensitas yangsangat tinggi, ledakan-ledakan atau suara yang sangatkeras, seperti suara ledakan meriam yang dapatmemecahkan gendang telinga, merusakkan tulangpendengaran atau saraf sensoris pendengaran.

4. PrebycusisPenurunan daya dengar sebagai akibat

pertambahan usia merupakan gejala yang dialamihampir semua orang dan dikenal dengan prebycusis(menurunnya daya dengar pada nada tinggi). Gejala iniharus diperhitungkan jika menilai penurunan dayadengar akibat pajanan bising ditempat kerja.

5. TinitusTinitus merupakan suatu tanda gejala awal

terjadinya gangguan pendengaran. Gejala yangditimbulkan yaitu telinga berdenging. Orang yangdapat merasakan tinitus dapat merasakan gejalatersebut pada saat keadaan hening seperti saat tidurmalam hari atau saat berada diruang pemeriksaanaudiometri (ILO, 1998).

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat PenelitianPengukuran kebisingan ruangan dalam penelitian

ini dilakukan di Gedung D yaitu Jurusan TeknikElektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya KampusPalembang yang merupakan yang dilaksanakan dalamkurun waktu semester ganjil dan Genap TahunAkademik 2014/2015.

Untuk mengukur kebisingan di lingkungan kerjadapat dilakukan dengan menggunakan alat standaryaitu Sound Level Meter.

Terdapat dua jenis peralatan sound level meteryaitu sound level meter biasa dan Integrating SoundLevel Meter. Sound Level meter biasa dapatmelakukan pengukuran nilai sesaat diri nilaikebisingan dalam satuan dB sedangkan IntegratingSound Level meter merupakan sound Level meter yang

memiliki kemampuan untuk menyimpan hasilpengukuran jika dihubungkan dengan komputer.

Peta Lokasi PengukuranAda tiga cara atau metode pengukuran kebisingan

di lokasi kerja yaitu pengukuran dengan titik sampling,pengukuran dengan peta contur, pengukuran dengangrid, Ketiga metode pengukuran ini akan dibahaskemudian, peta lokasi diperlukan pada metodepengukuran dengan peta contur dan Pengukurandengan Grid, mengingat Gedung D merupakan gedungyang Tidak Terdapat Sumber Bunyi yang Spesifik,misalnya Genset, mesin potong dan lain lain, makapeta ruangan dalam hal ini tidak diperlukan. Ada tigaposisi diambil sebagai titik sampling pengukuran, yaituLokasi-1Teras Gedung D, Lokasi-2 Koridor Gedung Ddan Lokasi-3 Ruang Administrasi mengingat sumberkebisingan oleh lalu-lintas kenderaan kegiatanmenunggu Aktifitas Pembelajaran di diruang kelas danproses administrasi

Metode Pengukuran

1. Pengukuran dengan titik samplingPengukuran ini dilakukan bila kebisingan diduga

melebihi ambang batas hanya pada satu atau beberapalokasi saja. Pengukuran ini juga dapat dilakukan untukmengevalusai kebisingan yang disebabkan oleh suatuperalatan sederhana, misalnya Kompresor/generator.Jarak pengukuran dari sumber harus dicantumkan,misal 3 meter dari ketinggian 1 meter. Selain itu jugaharus diperhatikan arah mikrofon alat pengukur yangdigunakan.

2. Pengukuran dengan peta konturPengukuran dengan membuat peta kontur sangat

bermanfaat dalam mengukur kebisingan, karena petatersebut dapat menentukan gambar tentang kondisikebisingan dalam cakupan area. Pengukuran inidilakukan dengan membuat gambar isoplet pada kertasberskala yang sesuai dengan pengukuran yang dibuat.Biasanya dibuat kode pewarnaan untukmenggambarkan keadaan kebisingan, warna hijauuntuk kebisingan dengan intensitas dibawah 85 dBAwarna orange untuk tingkat kebisingan yang tinggidiatas 90 dBA, warna kuning untuk kebisingan denganintensitas antara 85 – 90 dBA.

3. Pengukuran dengan GridUntuk mengukur dengan Grid adalah dengan

membuat contoh data kebisingan pada lokasi yang diinginkan. Titik–titik sampling harus dibuat denganjarak interval yang sama diseluruh lokasi. Jadi dalampengukuran lokasi dibagi menjadi beberpa kotak yangberukuran dan jarak yang sama, misalnya : 10 x 10 m.

A. Jasuan , et al.

kotak tersebut ditandai dengan baris dan kolom untukmemudahkan identitas.

Zona KebisinganStandard Kebisingan Sesuai Peraturan Menteri

Kesehatan Republik Indonesia No.718/Men/Kes/Per/XI/1987, tentang kebisingan yang berhubungan dengankesehatan daerah dibagi sesuai dengan titik kebisinganyang diizinkan

Zona A : Intensitas 35 – 45 dB. Zona yangdiperuntukkan bagi tempat penelitian, RS, tempatperawatan kesehatan/sosial & sejenisnya.

Zona B : Intensitas 45 – 55 dB. Zona yangdiperuntukkan bagi perumahan, tempat Pendidikan danrekreasi.

Zona C : Intensitas 50 – 60 dB. Zona yangdiperuntukkan bagi perkantoran, Perdagangan danpasar.

Zona D : Intensitas 60 – 70 dB. Zona yangdiperuntukkan bagi industri, pabrik, stasiun KA,terminal bis dan sejenisnya.

Zona Kebisingan menurut IATA (International AirTransportation Association)

Zona A: intensitas > 150 dB → daerah berbahaya danharus dihindari

Zona B: intensitas 135-150 dB → individu yangterpapar perlu memakai pelindung telinga (earmuff danearplug)

Zona C: 115-135 dB → perlu memakai earmuff

Zona D: 100-115 dB → perlu memakai earplug

Nilai Ambang Batas KebisinganNilai ambang Batas Kebisingan Nilai Ambang

Kebisingan Menurut Kep Menaker No. KEP-51/MEN/1999 adalah angka 85 dB yang dianggap aman untuksebagian besar tenaga kerja bila bekerja 8 jam/hari atau40 jam/minggu.

Nilai Ambang Batas untuk kebisingan di tempatkerja adalah intensitas tertinggi dan merupakan rata-rata yang masih dapat diterima tenaga kerja tanpamengakibatkan hilangnya daya dengar yang tetapuntuk waktu terus-menerus tidak lebih dari dari 8 jamsehari atau 40 jam seminggunya. Waktu maksimumbekerja adalah sebagai pada tabel 3.1

Tabel 3.1. Tingkat Kebisingan dan Lama Pemaparan

No.Tingkat Kebisingan

(dBA)Pemaparan Harian

1. 85 8 jam

2. 88 4 jam

3. 91 2 jam

4. 94 1 jam

5. 97 30 menit

6. 100 15 menit

Metoda Pengukuran, Perhitungan Dan EvaluasiTingkat Kebisingan1. Cara Sederhana

Dengan sebuah sound level meter biasa diukurtingkat tekanan bunyi db(A) selama 10 (sepuluh) menituntuk tiap pengukuran. Pembacaan dilakukan setiap 5(lima) detik.

2. Cara LangsungDengan sebuah integrating sound level meter

yang mempunyai fasilitas pengukuran LTMS, yaitu Leqdengan waktu ukur setiap 5 detik, dilakukanpengukuran selama 10 (sepuluh) menit.

Waktu pengukuran dilakukan selama aktifitas 24jam (LSM) dengan cara pada siang hari tingkat aktifitasyang paling tinggi selama 16 jam (LS) pada selangwaktu 06.00 - 22. 00 dan aktifitas malam hari selama 8jam (LM) pada selang 22.00 - 06.00.Setiap pengukuranharus dapat mewakili selang waktu tertentu denganmenetapkan paling sedikit 4 waktu pengukuran padasiang hari dan pada malam hari paling sedikit 3 waktupengukuran, sebagai contoh :

- L1 diambil pada jam 07.00 mewakili jam 06.00 -09.00



- L4 diambil pada jam 20.00 mewakili jam 17.00.-22.00




Keterangan :


Leq : Equivalent Continuous Noise Level atau TingkatKebisingan Sinambung Setara ialah nilai tertentukebisingan dari kebisingan yang berubah-ubah (fluktuatifselama waktu tertentu, yang setara dengan tingkatkebisingan dari kebisingan yang ajeg (steady) pada selangwaktu yang sama. Satuannya adalah dB (A).

LTMS = Leq dengan waktu sampling tiap 5 detik

LS = Leq selama siang hari

LM = Leq selama malam hari

LSM = Leq selama siang dan malam hari

Metode perhitungan

(dari data)

LS dihitung sebagai berikut :

LS = 10 log 1/16 ( T1.10(0.1*L1) +.... +T4.10(0.1*L4)) dB(A)

LM dihitung sebagai berikut :

LM = 10 log 1/8 ( T5.10 (0.1*L5) +.... +T7.10(0.1*L7)) dB(A)

Untuk mengetahui apakah tingkat kebisingan sudahmelampaui tingkat kebisingan maka perlu dicari nilaiLSM dari pengukuran lapangan. LSM dihitung darirumus :

LSM = 10 log 1/24 ( 16.10 (0.1*LS) +... +8.10(0..1*LM))dB(A)

Metode Evaluasi

Nilai LSM yang dihitung dibandingkan dengan nilaibaku tingkat kebisingan yang ditetapkan menurutKeputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No. 48Tahun 1996 dengan toleransi +3 dB(A)

Tabel 3.2. Baku Tingkat Kebisingan

Keterangan : disesuaikan dengan ketentuan MenteriPerhubunganSumber: Lampiran I Keputusan Menteri NegaraLingkungan Hidupno. 48 Tahun 1996 Tanggal 25Nopember 1996.


Pengambilan data Sampling dan Lokasi PengukuranPada penelitian ini pengukuran dilakukan pada tigalokasi di Jurusan Teknik Elektro Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya Kampus Palembang yaitu:Lokasi-1: Merupakan halaman depan Gedung D, untukLokasi-2: adalah Koridor Ruang D dan sedangkanLokasi-3: Ruang Administrasi Jurusan Teknik ElektroKampus Palembang, diambilnya sample pada lokasi inimengingat ruangan tersebut merupakan tempatberkumpulnya mahasiswa pada saat menunggu danpergantian mata kuliah sedang pada Lokasi-3dilaksanakan kegiatan administrasi Bagi mahasiwa.

Metode PengukuranMetode pengukuran yang dilakukan adalah Carasederhana dimana pengukuran dilakukan denganmenggunakan sound level meter Android dB NoiseMeter dan sesuai dengan Pencatatan direkomendasikandilakukan dalam waktu 10 menit dengan interval waktu5 detik pada 7 waktu pengambilan data dalam sehariseperti di tunjukkan pada data hasil pengukuran.

Hasil PengukuranHasil Pengukuran yang ditunjukkan pada tabel 4.1, 4.2dan 4.3 ini adalah hasil Pengukuran rata-rata yangdiperoleh untuk masing-masing waktu pengambilandata.

Tabel 4.1.Hasil Pengukuran Kebisingan Pada Lokasi-1

No Kode Periode

Data

diambil

Jam

Lama

Tn

(Jam)

Hasil

(dB)Ket

1 L1 06.00 - 09.00 07.00 3 63.6

2 L2 09.00 - 14.00 10.00 5 66.6

3 L3 14.00 - 17.00 15.00 3 63.8

4 L4 17-00 - 22.00 20.00 5 52.7

5 L5 22.00 – 24.00 23.00 2 36.9

6 L6 24.00 – 03.00 01.00 3 25.4

7 L7 03.00 – 06.00 04.00 3 39.7

A. Jasuan , et al.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Kebisingan Pada Lokasi-2

No Kode Periode

Data

Diambil

Jam

Lama

Tn

(Jam)

Hasil

Ln

(dB)

Ket

1 L1 06.00 - 09.00 07.00 3 52.7

2 L2 09.00 - 14.00 10.00 5 57.4

3 L3 14.00 - 17.00 15.00 3 60.5

4 L4 17-00 - 22.00 20.00 5 49.9

5 L5 22.00 – 24.00 23.00 2 27.6

6 L6 24.00 – 03.00 01.00 3 25.4

7 L7 03.00 – 06.00 04.00 3 29,6

Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Kebisingan Pada Lokasi-3

No Kode PeriodeDatadiambil

Jam

Lama Tn

(Jam)

Hasil Ln

(dB)Ket

1 L1 06.00 - 09.00 07.00 3 47.2

2 L2 09.00 - 14.00 10.00 5 57.2

3 L3 14.00 - 17.00 15.00 3 64.7

4 L4 17-00 - 22.00 20.00 5 48.2

5 L5 22.00 – 24.00 23.00 2 28.5

6 L6 24.00 – 03.00 01.00 3 25.4

7 L7 03.00 – 06.00 04.00 3 39.7 1

Perhitungan Nilai dB(A)

Untuk menentukan nilai dB Ekivalen sepanjang haridBA harus dilakukan perhitungan menurut keputusanmenteri lingkungan hidup seperti pada lampiran, NilaidB ekivalent pada waktu siang dinyatakan sebagai LS,nilai dB ekivalen wkatu malam dinyatakan dengan LM

dan nilai rata-rata dB(A)

Tabel 4.1.Hasil Pengukuran Kebisingan Pada Lokasi-1

No Kode Periode

Datadiambil

Jam

Lama Tn

(Jam)

HasilLn

(dB)Ket

1 L1 06.00 - 09.00 07.00 3 63.6

2 L2 09.00 - 14.00 10.00 5 66.6

3 L3 14.00 - 17.00 15.00 3 63.8

4 L4 17-00 - 22.00 20.00 5 52.7

5 L5 22.00– 24.00 23.00 2 36.9

6 L6 24.00– 03.00 01.00 3 25.4

7 L7 03.00– 06.00 04.00 3 39.7

LS dihitung sebagai berikut :

Ls = 10 log 1/16 (3 * 10(0.1*63.6) + 5 * 10(0.1*66,6) + 3 *10(0.1*63.8) + 5 * 10(0.1*52.7)) dB (A)

Ls = 10 log 1/16 (3 * 2290867.65 + 5 * 4570882.90 +3 * 2398832,92 + 5 * 186208,71) dB (A)

Ls = 10 log 1/16 (6872602.96+ 22854409,48 +7196498,76 + 931043,57) dB (A)

Ls = 10 log 1/16 (37854554,76) dB (A)

Ls = 10 log (2365909,67) dB (A)

Ls = 63.74 dB (A)

LM dihitung sebagai berikut :LM = 10 log 1/8 ( 2* 10 (0.1*36.9) + 3 * 10 (0.1*25.4)

+3.10(0.1*39.7)) dB (A)

LM = 10 log 1/8 ( 2* 4897.79 + 3 * 346.74+3*9332.54) dB (A)

LM = 10 log 1/8 (9795.58+1040.21+27997.63) dB (A)

LM = 10 log 1/8 (38833.42) dB (A)

LM = 10 log (4854.18) dB (A)

LM = 36.86 dB (A)

Untuk mengetahui apakah tingkat kebisingan sudahmelampaui tingkat kebisingan maka perlu dicari nilaiLSM dari hasil pengukuran lapangan. LSM dihitung darirumus :

LSM = 10 log 1/24 ( 16*10 (0.1*LS) + 8*10(0.1*LM)) dB (A)

LSM = 10 log 1/24 ( 16*10 (0.1*63.74) +8*10(0.1*36.86)) dB(A)

LSM = 10 log 1/24 (16*2365909.68+8*4854.18) dB (A)

LSM = 10 log 1/24 (37854554.76+38833.42) dB (A)

LSM = 10 log 1/24 (37893388.18) dB (A)

LSM = 10 log (1578891.17) dB (A)

LSM = 61.98 dB (A)

Dengan Cara yang sama hasil perhitungan untuk lokasilainnya di ditunjukkan seperti pada tabel 4.4 sepertiditunjukkan berikut ini

Tabel 4.4. Perhitungan Nilai Rata-Rata

LokasiLS

(dB)LM

(dB)LSM

(dB)

Lokasi-1 63,74 36,86 61,98

Lokasi-2 56,5 27,89 54,75

Lokasi-3 58,74 35,81 56,99


LokasiNilaiLS

NilaiLM

NilaiLSM

Lokasi-1 2.365.919,70 4.852,89 1.577.611,27

Lokasi-2 446.683,59 615,18 298.538,26

Lokasi-3 748.169,50 3.810,66 500.034,53

Sum 3.560.772,79 9.278,72 2.376.184,07

AVG 1.186.924,26 3.092,91 792.061,36

db(AVG) 60,74 34,90 58,99

Perhitungan Nilai Rata-Rata dilakukan dengan caraberikutLSRata = 10 log 1/3 ( 10 (0.1*LS1) +10(0..1*Ls2) +10(0..1*Ls3))dB (A)

LSRata = 10 log 1/3 ( 10 (0.1*63,74) +10(0..1*56,5)

+10(0..1*58,74)) dB (A)

LSRata = 10 log 1/3 (2.365.919,70+446.683,59+748.169,50) dB (A)

LSRata = 10 log 1/3 (3.560.772,79) dB (A)

LSrata = 10 log (1.186.924,26) dB (A)

LSrata = 60,74 dB (A)

PembahasanMemberikan Interpretasi dan Rekomendasi dari

hasil berdasarkan Baku tingkat kebisingan sepertiditunjukkan pada tabel 4.6 bahwa untuk saranapendidikan dan sejenisnya dalam hal ini Ruang tunggudan Ruang perkantoran tempat pelaksanaan prosesadministrasi Tingkat kebisingan sesuai Lampiran IKeputusan Menteri Negara Lingkungan Hidupno. 48Tahun 1996 Tanggal 25 Nopember 1996 adalah sepertiditunjukkan pada tabel. Dapat dilihat bahwa hasilpengolahan data pada saat aktifitas mahasiswamelakukan aktifitas menunggu kegiatan kuliah danmelaksanakan proses administrasi berlangsung tingkatkebisingan yang terukur diberikan pada tabel berikut.

Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Nilai dB(A)

LokasiLS

dB(A)

LM

dB(A)

LSM

dB(A)

NilaiAmbangdB (A)

Interpretasi

Lokasi-1Teras

63,74 36,86 61,98 60TidakmemenuhiStandar

Lokasi-2Koridor

56,5 27,89 54,75 60MemenuhiStandar

Lokasi-3RuangAdm

58,74 35,81 56,99 65MemenuhiStandar

Lokasi-1 Teras merupakan fasilitas umum danpemerintahan dengan nilai ambang 60 dB(A) darihasil pengukuran rata-rata untuk siang hari dimanafasilitas tersebut digunakan terukur nilai kebisingansebesar 63,74 dB (A) hal ini disebabkan lalu lalangnyakenderan bermotor di lokasi tersebut.

Lokasi-2 Koridor merupakan fasilitas umumdengan nilai ambang 60 dB dimana mahasiswamenunggu kegiatan kuliah atau menunggu dosen, padasaat kondisi sepi nilai rata-rata yang terukur untuksiang hari sebesar 56.5 dB (A), tempat tersebutterlindung dari paparan suara kenderaan yang lalulintas.

Lokasi-3 Ruang administrasi merupakan fasiltasperkantoran dimana terjadi inteaksi dan percakapandalam proses administrasi hasil yang terukur adalah58,74 sedangkan nilai ambang untuk perkantoranadalah 65 dB (A) tingkat kebisingan masih memenuhisyarat.

KESIMPULAN

1. Kebisingan merupakan suatu fenomena yang perlumendapat perhatian yang dapat menyebabkangangguan lahiriah seperti kehilanganpendengaran, pengaruh fisiologis sertaberdampak pada psikologis seperti gangguanemosional, gangguan gaya hidup dan gangguanpendengaran oleh sebab itu perlu mendapatperhatian serius.

2. Baku tingkat kebisingan adalah batas maksimaltingkat kebisingan yang diperbolehkan dibuang kelingkungan dari usaha atau kegiatan sehingga tidakmenimbulkan gangguan kesehatan manusia dankenyamanan lingkungan

3. Terdapat beberapa standar kebisingan yangberlaku di Indonesia antara lain KeputusanMenteri Negara Tenaga Kerja tentang nilaiambang batas kebisingan, Standard KebisinganSesuai Peraturan Menteri Kesehatan RepublikIndonesia, tentang kebisingan yang berhubungandengan kesehatan KepMenLH tentang bakutingkat kebisingan.

4. Hasil Pengukuran yang dilakukan pada TerasGedung D, Koridor dan ruang Administrasi diFakultas Teknik Kampus Palembang Tingkatkebisingan rata-rata yang diperoleh dari hasilpengukuran di Teras sebesar 63,74 dB sesuaidengan baku tingkat kebiasingan yang ditetapakanmenurut Keputusan Menteri Lingkungan Hidupnilai tersebut tidak memenuhi persyaratan untukLingkungan sebagai fasilitas Umum.

DAFTAR PUSTAKA

1. Christina E MediAstika, 2007, AkustikaBangunan Prinsip-Prinsip dan penerapannyadi Indonesia, Penerbit Erlangga, Jakarta.

2. Himpunan Ahli Kesehatan Lingkungan Indonesia,2009, Metode Pengukuran Kebisingan,Online,http://inspeksisanitasi.blogspot.com/2010/06/pengukuran-kebisingan.html, disaksestanggal 15 Desember 2011.

A. Jasuan , et al.

3. Jinasys, 2014, Android Noise meter Versi 2.6,Online,https://play.google.com/store/apps/details? id=com.pjw.noisemeter, diakses6`September 2014.

4. Menteri Negara Lingkungan Hidup, 1996,Keputusan Menteri Negara LingkunganHidup No. 48 Tahun 1996 Tentang : BakuTingkat Kebisingan.

5. Menteri Kesehatan Republik Indonesia, 2002,Keputusan Menteri Kesehatan RepublikIndonesia Nomor 1405/Menkes/SK/XI/2002Tentang Persyaratan.

6. Kesehatan Lingkungan Kerja Perkantoran DanIndustri.

7. Menteri Tenaga Kerja, 1999, Keputusan MenteriTenaga Kerja Nomor : Kep–51/Men/I999Tentang Nilai Ambang Batas Faktor Fisika DiTempat Kerja.

8. Nasri, 1997, Teknik Pengukuran dan PemantauanKebisingan di Tempat Kerja.

9. Peter Lord Duncan Templeton,1996, DetailAkustik Edisi ke 3, Penerbit Erlangga,Jakarta.

10. Sastrowinoto,1985, Penanggulangan DampakPencemaran Udara Dan Bising Dari SaranaTransportasi.

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources ( AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014, Palembang, Indonesia

PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG DENGAN SAND FILTER/ADSORBEN COALFLY-ASH, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS

Devi Anggraini 1), Silfia Dahnia 1), Subriyer Nasir2*,1Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang

2 Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Kegiatan penambangan di Indonesia semakin meningkat bersamaan dengan dampak negatif yangditinggalkan air asam tambang ke lingkungan. Oleh karena itu, air asam tambang perlu diolah agar tidak merusaklingkungan di sekitar area pertambangan. Pada penelitian ini, dilakukan pengolahan menggunakan Sand FilterUltrafiltration dan Reverse Osmosis dengan pH air asam tambang sintetik masing-masing 2,4; 3,74; dan 3,93. Parameteryang diukur untuk menentukan kualitas air keluaran unit pengolahan sesuai baku mutu lingkungan yaitu pH, EC, TDS,sulfat (SO4), besi (Fe) dan Mangan (Mn). Dari hasil pengolahan didapatkan persentase kenaikan pH pada Sand Filter,Ultrafiltration, dan Reverse Osmosis sebesar 12%, 20% dan 125%. Pada pengolahan juga didapatkan penurunankandungan TDS dan EC mencapai 90%; penurunan sulfat (SO4), besi (Fe) dan mangan (Mn) sebesar 98%, 96,5%, 90%.Keluaran air hasil pengolahan memiliki kualitas yang baik dan telah mencapai standar baku mutu lingkungan. Namun,pengolahan ini hanya menaikkan pH air keluaran mencapai 5.4 untuk air asam tambang dengan pH 2.4. sehinggadisarankan untuk meningkatkan waktu operasi lebih dari satu jam.

Kata Kunci :, Adsorben, fly-ash, , Reverse Osmosis, Sand Filter, Ultrafiltrasi

ABSTRACT: Indonesian mining activities have been increased along with the potential impact of acid mine drainageon the environment. For this reason, acid mine drainage needs to be treated prior discharged safely into the environment.In the current work, the coupled of Sand Filter Ultrafiltrtion and Reverse Osmosis were used for synthetics acid minedrainage treatment with pH of 2.4; 3.74; and 3.93 respectively. The parameters measured were pH, EC, TDS, sulfate,iron, and manganese. The results shown that the Sand Filter Ultrafiltrtion and Reverse Osmosis units can increase thepH by 12, 20, and 125 % respectively. It also found the decrease of TDS and EC up to 90 %; the reduction of sulfate,iron, and manganese by 98, 96.5, and 90 % respectively. The permeates have the good quality and met theenvironmental standard. Nevertheless, the system only increases the permeate acidity to 5.4 when the acid mine has apH of 2.4 thus it suggested to enhance the operating time greater than one hour.

Key Word : Ultrafiltration, Reverse Osmosis, Sand Filter

PENDAHULUAN

Industri pertambangan di Indonesia umumnya danSumatera Selatan meningkat pesat karena tingginyapermintaan (konsumsi) batubara baik untuk keperluandomestik (pembangkit listrik) maupun untuk ekspor.Dampak berdirinya perusahaan pertambangan batubaratidak hanya menguntungkan tapi juga dapat berakibatburuk terhadap lingkungan terutama karena terbentuknyaair asam tambang (AAT). Air asam tambang memberikandampak negatif terhadap lingkungan karena pH yangrendah dan kandungan logam berat yang dapat merusakbiota di di perairan sungai, laut, dan danau di sekitar arealpenambangan serta dapat menimbulkan penyakit bagimanusia yang mengkonsumsi air yang terkontaminasi airasam tambang tersebut. Dampak air asam tambang tidaksaja dapat terjadi pada tambang yang baru dibuka bahkan

ketika tambang ditutup karena tidak produktif lagi(Gautama, 2012) .Hal ini terjadi karena air asam tambang(Acid Mine Drainage) mengandung H2SO4 dan logam-logam berat yang yang berbahaya terutama bagi makhlukhidup yaitu logam tembaga (Cu), alumunium (Al), besi(Fe), timbal (Pb), dan mangan (Mn) dengan pH yangrendah (<5).

Air asam tambang merupakan limbah cair yangberasal dari kegiatan penambangan baik yang masih aktifmaupun yang sudah ditinggalkan. Terpaparnya mineralsulfida dari penggalian batuan yang bereaksi denganoksigen dan air akan terbentuk air asam tambang. Adabeberapa jenis mineral sulfida yang dapat bereaksimenghasilkan air asam tambang yaitu Pyrite (FeS2),Millerit (NiS), Calcopyrite (CuFeS2), Calcosite (Cu2S),Galena (PbS), dan Spalerit (ZnS) (Skousen, et al 1998).Karena pHnya yang rendah, air asam tambang dapat

D. Anggraini et al.

melarutkan logam-logam berat yang terkandung di dalambatuan.

Bagi perusahaan pertambangan air asam tambangmerupakan masalah utama kegiatan penambangankarena air asam tambang yang dihasilkan dari kegiatanpenambangan tidak dapat di buang langsung kelingkungan namun harus di olah sehingga sesuaiketentuan baku mutu lingkungan. Tabel 1. menampilkankomponen kimia standar baku mutu kandungan air asamtambang, sesuai keputusan Menteri Negara LingkunganHidup Nomor 113 Tahun 2003.

Tabel 1. Standar Baku Mutu Lingkungan Air AsamTambang

Parameter Satuan Kadar maksimumpH - 6-9Padatan tersuspensi mg/L 400Besi (Fe) mg/L 7Mangan (Mn) mg/L 4


Rangkaian AlatRangkaian alat terdiri dari unit sand filter (SF),

ultrafiltrasi (UF), dan reverse osmosis (RO). Pada unitsand filter bagian dalam tabung sand filter diisi denganpasir silika berukuran sedang, pasir silika halus, dankarbon aktif masing-masing sebanyak 20 kg. Keluaranair dari tabung sand filter dialirkan menuju tiga unitclear housing yang berisi adsorben fly-ash. Pada unit SFjuga di pasang flow meter untuk mengetahui laju aliranair asam tambang menuju kolom adsorben dan hasilkeluaran SF menuju unit UF. Isi tabung unit ultrafiltrasiberupa membran hollow fibber dengan pori-porimembran berukuran 0,01 mikron. Pada unit ultrafiltrasiterpasang flow meter dan pressure gauge untukmengetahui laju alir dan tekanan umpan pada unitultrafiltrasi. Aliran output pada unit ultrafiltrasi terbagimenjadi dua aliran yaitu aliran air hasil yang lolos daripori-pori membran (permeat) dan aliran air buanganyang tidak lolos pori-pori membran yang masih banyakmengandung suspensi serta logam (retentat). Aliran airhasil dari unit ultrafiltrasi kemudian dialirkan ke unit ROmenggunakan pompa.

RO merupakan penyaring terakhir pada pengolahanair asam tambang. Bagian dalam tabung RO berisimembran CSM dengan kerapatan pori-pori 0,0001mikron. Unit RO juga memiliki dua aliran yaitu aliran airhasil yang lolos pori–pori membran (permeat) dan aliranair buangan yang tidak lolos pori–pori membran(retentat). Pada unit RO juga terpasang flowmeter danpressure gauge untung mengukur laju aliran yang masukdan tekanan umpan.

Prosedur Penelitian1. Pengambilan air asam tambang dari PT. Bukit Asam

Tbk2. Pembuatan air asam tambang sintetik dengan pH 2,4 ;

3,74 dan 3,93.3. Pengolahan Air Asam Tambang

Pada penelitian dilakukan sebanyak dua belas kaliproses pengolahan, dengan satu kali pengolahanmenggunakan unit sand filter, ultrafiltrasi, dan unitRO.

A. Unit sand filter1) Air asam tambang pada tangki penampungan di

alirkan ke tabung sand filter menggunakanpompa.

2) Keluaran air hasil pada tabung sand filterkemudian dialirkan ke kolom adsorpsi yangberisi adsorben berupa fly- ash.

B. Unit Ultrafiltrasi1) Produk dari unit sand filter ditampung dalam

tangki penampungan pada unit ultrafiltrasiuntuk dialirkan menuju unit membranultrafiltrasi.

2) Keluaran air hasil dari tabung membranultrafiltrasi terbagi menjadi dua aliran yaitualiran permeat dan retentat.

3) Laju permeat divariasikan yaitu 2,5 ; 3,5 dan 4,5lpm.

4) Laju aliran air buangan di recycle kembali ketangki penampungan unit ultrafiltrasi untuk diproses kembali

5) Selanjutnya aliran air hasil di alirkan menujutangki penampungan RO.

C. Unit RO1) Permeat produk unit ultrafiltrasi dialirkan ke

unit RO.2) Pada unit RO terdapat dua aliran yaitu permeat

dan retentat yang ditampung setiap 15 menit.D. Analisa Permeat

Air hasil pengolahan pada setiap unit yang telahditampung dianalisa nilai pH, total dissolve solid(TDS), dan electrical conductivity (EC). Analisaselanjutnya adalah pengukuran kandungan logamberupa Fe dan Mn, dan kandungan sulfat (SO4).Skema rangkaian alat ditampilkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema Pengolahan AAT


Hasil Analisa pHPada hasil pengolahan air asam tambang

menggunakan unit sand filter, ultrafiltrasi, dan RO

Pengolahan Air Asam Tambang dengan Sand Filter/Adsorben Coal Fly- Ash....

didapatkan persentase kenaikan pH terlihat pada Gambar2. Peneliti menganalisa setiap sampel hasil pengolahanyang keluar disetiap unit pengolahan.

Gambar 2. Persentase Kenaikan pH( ○ SF, 11 L/menit; □ UF, 2,5 L/menit; ∆ RO, 7 L/menit)

Pada grafik hasil analisa terlihat persentase kenaikanpH keluaran unit sand filter, ultrafiltrasi dan RO semakinmeningkat. Pada hasil analisa terlihat bahwa kerja setiapunit memilki kemampuan yang berbeda untukmenaikkan kandungan pH. Pada unit sand filter terjadikenaikan pH dari kandungan pH awal. Pada sampel pH2,4 meningkat menjadi 2,7 untuk sampel pH 3,74meningkat menjadi 4,2 dan untuk sampel pH 3,93meningkat menjadi 4,4. Dari hasil tersebut didapatkanpersentase kenaikan pH di unit sand filter sebesar 12%.Unit ultrafiltrasi didapatkan kenaikan pH yang lebihtinggi dari unit sand filter dimana pH 2,4 meningkatmenjadi 2,9, pH 3,74 meningkat menjadi 4,5 dan pH3,93 meningkat menjadi 4,3.

Dari hasil tersebut didapatkan persentase kenaikanpH di unit ultrafiltrasi berkisar 20%. Pada unit ROdidapatkan kenaikan persentase yang lebih tinggidibandingkan unit ultrafiltrasi dan sand filter yaitu padapH 2,4 meningkat menjadi 5,4, pH 3,74 meningkatmenjadi 6,2 dan pH 3,93 meningkat menjadi 6,1. Darihasil analisa tersebut didapatkan persentase kenaikan pHdi unit RO sebesar 66% sampai 125 %. Hasil tersebutterlihat bahwa pori-pori membran yang lebih kecilmampu menaikkan pH lebih tinggi.

Namun pada pH 3,93 keluaran unit ultrafiltrasididapatkan hasil kenaikan pH yang menurundibandingkan hasil sand filter. Hal tersebut terjadikarena terikutnya kandungan asam pada air hasilkeluaran unit sand filter untuk waktu pengolahan lebihdari satu jam. Ditandai pada keluaran air hasil terikutnyafly ash sehingga air hasil yang tertampung pada tangkipenampungan ultrafiltrasi memiliki kandungan pH yanglebih tinggi. Akibat hal tersebut pada hasil pengolahankeluaran ultrafiltrasi didapatkan penurunan kenaikan pHakibat tinnginya kandungan pH awal pada tangkipenampungan.

Hasil Analisa Total Dissolve Solid (TDS)

Hasil analisa TDS untuk air asam tambang keluaranunit pengolahan sand filter, ultrafiltrasi dan RO terlihatpada gambar 3 yang menampilkan hasil persentasepenurunan TDS di setiap unit pengolahan.

Gambar 3. Persentase Penurunan TDS( ○ SF, 11 L/menit; □ UF, 2,5 L/menit; ∆ RO, 7 L/menit)

Pada hasil pengolahan didapatkan kenaikanpersentase penurunan TDS semakin meningkat untukhasil pengolahan dari unit yang memiliki pori-pori yanglebih rapat. Ditunjukkan pada unit RO memilikipersentase penurunan TDS yang lebih tinggi. Semakinrapatnya pori-pori membran maka semakin baik kerjamembran untuk menyaring kandungan logam. Pada hasilpengolahan didapatkan penurunan TDS dari kandunganTDS awal hasil pengolahan di unit sand filter. PadaSampel pH 3,93 kandungan TDS turun menjadi 80 ppm,sampel pH 3,74 kandungan TDS turun menjadi 76 ppmdan sampel pH 2,4 kandungan TDS turun menjadi 334ppm. Dari hasil analia tersebut persentase penurunanTDS di unit sand filter mencapai 12% sampai 36%.Peran membran silika pada pengolahan berfungsi untukmenjernihkan air asam tambang sehingga pada hasilpengolahan didapatkan air asam tambang yang lebihjernih.

Penurunan kandungan logam (TDS) dikarenakanperan manganite dan ferrolite pada tabung sand filteryang mampu mengankap kandungan logam yangterdapat pada air asam tambang berupa alumunium, besidan mangan. Serta peran absorben fly ash yang berfungsiuntuk menangkap logam berat pada air asam tambang.Mengingat kandungan logam air asam tambang tidakhanya alumunium (Al), besi (Fe), dan mangan (Mn)tetapi terdapat juga kandungan logam berat lainnyaberupa logam Tembaga (Cu), Timbal (Pb), dan Zink(Zn). Pada unit ultrafiltrasi didapatkan penurunan TDSyang lebih tinggi dibandingkan unit sand filter. Padasampel pH 3,93 kandungan TDS turun menjadi 78 ppm,pada sampel pH 3,74 kandungan TDS turun menjadi 78ppm dan sampel pH 2,4 kandungan TDS turun menjadi259 ppm. Dari hasil tersebut didapatkan persentasepenurunan TDS di unit ultrafiltrasi sebesar 16% sampai50%. Pada proses pengolahan air asam tambang di unitultrafiltrasi, laju air hasil selalu lebih rendah dari airbuangan. Ini menunjukkan bahwa air asam tambangyang mampu lolos dari membran menjadi permeat lebih

0

20

40

60

80

100

120

2,4 3,74 3,93

Ken

aika

n pH

(%

)

pH sampel

0

20

40

60

80

100

2,4 3,74 3,93

Pen

urun

an T

DS

(%)

pH sampel

D. Anggraini et al.

sedikit dibandingkan air asam tambang yang tidak lolospori-pori membran menjadi retentat. Hal ini dapat terjadikarena pori- pori membran yang sangat kecil hanya 0,01mikron. Sehingga kemampuan membran pada unitultrafiltrasi untuk meyaring kandungan logam sangatbaik ditandai laju air hasil lebih kecil dari laju airbuangan.

Namun pada pengolahan untuk pH 3,74didapatkan hasil penurunan TDS di ultrafiltrasi lebihkecil dibandingkan unit sand filter. Hal tersebut terjadikarna terbawanya kandungan logam yang telah tersaringke air hasil sand filter sehingga air yang tertampung ditangki penampungan ultrafiltrasi memiliki peningkatankandungan logam sehingga ketika keluaran hasil prosesultrafiltrasi didapatkan persentase penurunan yang lebihrendah dibandingkan hasil pengolahan di unit sand filter.

Sedangkan pada pengolahan di unit ROmengalami penurunan TDS yang lebih tinggidibandingkan pengolahan di unit sand filter danultrafiltrasi dimana pada sampel pH 3,93 nilai TDS turunmenjadi 0,5 ppm, sampel pH 3,74 nilai TDS turunmenjadi 0,5 ppm dan sampel pH 2,4 nilai TDS turunmenjadi 1 ppm. Dari hasil analisa tersebut didapatkanpersensentase penurunan TDS di unit RO mencapai 99%dari kandungan TDS awal. Pada pori-pori membran yanglebih rapat sebesar 0,0001 mikron mampu menahankandungan logam berat yang masih ada pada keluaranhasil unit ultrafiltrasi, dapat dilihat dengan laju air hasilunit RO tidak terbaca pada flowmeter. hal tersebutmenunjukkan bahwa air asam tambang yang lolosmembran CSM pada unit RO sangat sedikitdibandingkan dengan laju air buangan yang menjadiretentat.

Hasil Analisa Electrical Conductivity (EC)Hasil analisa kandungan EC pada air hasil

pengolahan didapatkan hasil yang berbanding lurusdengan hasil analisa TDS. Gambar 4 menampilkan hasilpersentase penurunan TDS di setiap unit pengolahan

Gambar 4. Persentase Penurunan EC( ○ SF, 11 L/menit; □ UF, 2,5 L/menit; ∆ RO, 7 L/menit)

Pada hasil analisa didapatkan persentase penurunanEC dari kandungan EC awal keluaran unit sand filter.Pada sampel pH 3,93 kandungan EC turun menjadi160,9 µS/cm, pada sampel pH 3,74 kandungan EC turunmenjadi 157,4 µS/cm dan pada sampel pH 2,4

kandungan EC turun menjadi 753 µS/cm. Dari hasilanalisa tersebut didapatkan penurunan EC di unit sandfilter sebesar 15% sampai 32%. Pada hasil tersebutterlihat kerja dari membran yang berada dalam tabungsand filter berupa ferrolite dan manganite mampumenyerap kandungan logam terbukti dengan naiknyapersentase penurunan EC, serta adsorben fly ash yangdigunakan juga membantu menurunkan kandunganlogam yang masih ada pada keluaran tabung sand filter.

Pada unit ultrafiltrasi dengan pori- pori membranyang lebih rapat sebesar 0,01 mikron didapatkanpersentase penurunan EC yaitu pada sampel pH 3,93kandungan EC turun menjadi 156,7 µS/cm, pada sampelpH 3,74 kandungan EC turun menjadi 161,8 µS/cm danpada sampel pH 2,4 kandungan EC turun menjadi 549µS/cm. dari hasil analisa tersebut didapatkan persentasepenurunan EC di unit ultrafiltrasi sebesar 17% sampai51%. Pada penelitian laju air hasil selalu lebih rendahdari laju air buangan. Ini menunjukkan bahwa air asamtambang yang mampu lolos dari membran menjadipermeat lebih sedikit dibandingkan air asam tambangyang tidak lolos dari membran menjadi retentat. Padahasil analisa pH 3,74 didapatkan persentase penurunan diunit ultrafiltrasi lebih rendah dibandingkan sand filter.Hasil tersebut sama dengan kondisi pada hasilpengukuran TDS yang diakibatkan karena terikutnyapartikel logam yang tersaring.

Pada unit RO didapatkan persentase penurunan ECpada sampel pH 3,93 kandungan EC turun menjadi 2,8µS/cm, pada sampel pH 3,74 kandungan EC turunmenjadi 2,38 µS/cm dan pada sampel pH 2,4 kandunganEC turun menjadi 3,66 µS/cm. Dari hasil analisa tersebutdidapatkan persentase penurunan EC di unit ROmencapai 98%-99%. Hasil analisa EC berbanding lurusdengan hasil analisa TDS karena keduanya sama-samamenganalisa kandungan logam. Pada hasil pengolahanair asam tambang yang dilakukan telah mencapai bakumutu lingkungan untuk kandungan logam.

Hasil Analisa Kandungan SulfatAir hasil keluaran unit ultrafiltrasi dan RO

dilakukan analisa penurunan kandungan sulfat. Gambar5 menampilkan persentase penurunan sulfat keluaranunit pengolahan.

Gambar 5. Persentase Penurunan Kandungan Sulfat( □ UF, 2,5 L/menit; ∆ RO, 7 L/menit)

0

20

40

60

80

100

2,4 3,74 3,9

Pen

urun

an E

C (

%)

pH Sampel

75

80

85

90

95

100

2,4 3,74 3,93

Pen

urun

an S

ulfa

t(%

)

pH sampel

Pengolahan Air Asam Tambang dengan Sand Filter/Adsorben Coal Fly- Ash....

Dari grafik didapatkan persentase penurunansulfat keluaran unit ultrafiltrasi. Pada pH 3,93kandungan sulfat turun menjadi 68,5714 mg/L,pada pH 3,74 kandungan sulfat turun menjadi65,7149 mg/L dan pada pH 2,4 kandungansulfat turun menjadi 246,8027 mg/L. Dari hasilanalisa tersebut didapatkan persentasepenurunan kandungan sulfat di unit utrafiltrasisebesar 81% sampai 95 %. Kerja membranhollow fibber dengan pori-pori sebesar 0,01mikron pada unit ultrafiltrasi masih dalampeforma yang baik karena penurunan sulfatyang cukup tinggi. Sedangkan untuk hasilpenurunan sulfat pada unit RO denganmembran CSM pori-pori 0,0001 mikrondidapatkan penurunan yang lebih tinggi dariunit pengolahan ultrafiltrasi. Pada pH 3,93kandungan sulfat turun menjadi 0,2604 mg/L,pada pH 3,74 kandungan sulfat turun menjadi1,5625 mg/L dan pada pH 2,4 kandungan sulfatturun menjadi 1,8229 mg/L. Dari hasil analisatersebut didapatkan persentase kandungansulfat pada unit RO sebesar 98 % sampai99,9%. Pada hasil tersebut terlihat untuk unitpengolahan dengan pori-pori membran lebihrapat sebesar 0,0001 mikron mampu menyaringkandungan sulfat lebih optimal sehingga darihasil pengolahan air asam tambang didapatkanair asam tambang yang telah sesuai baku mutulingkungan.Hasil Analisis Kandungan Besi

Analisis permeat unit ultrafiltrasi dan ROdidapatkan penurunan kandungan besi. Gambar 6menampilkan persentase penurunan besi pada unitpengolahan air asam tambang.

Hasil analisa kandungan besi pada air hasilpengolahan unit ultrafiltrasi dan RO didapatkanpenurunan yang cukup tinggi, dimana untuk air hasilkeluaran unit ultrafiltrasi terjadi penurunan kandunganbesi dari kandungan besi awal sebesar 0,808 mg/L. PadapH 3,93 kandungan besi turun menjadi 0,0174 mg/L,pada pH 3,74 kandungan besi turun menjadi 0,0165mg/L dan pada pH 2,4 kandungan besi turun menjadi0,4023 mg/L.

Gambar 6. Persentase Penurunan Kandungan Besi( □ UF, 2,5 L/menit; ∆ RO, 7 L/menit)

Dari hasil analisa tersebut didapatkan persentasepenurunan kandungan besi di unit ultrafiltrasi sebesar50% sampai 97,9% dari hasil tersebut dapat dikatakankerja membran hollow fiber masih dalam performapenyaringan yang baik. Namun untuk pengolahan padapH 2,4 kemampuan ultrafiltrasi menurun karena hanyamenurunkan kandungan besi sebesar 50% namun nilaikandungan besi tetap sesuai baku mutu lingkungan.Analisa air hasil keluaran unit RO didapatkan persentasepenurunan besi yang lebih tinggi. Pada pH 3,93kandungan besi turun menjadi 0,0265 mg/L, pada pH3,74 kandungan besi turun menjadi 0,0256 mg/L danpada pH 2,4 kandungan besi turun menjadi 0,0146 mg/L.Dari hasil analisa tersebut didapatkan persentasepenurunan besi di unit RO sebesar 96,5 % sampai 98%.Dari hasil analisa didapatkan bahwa untuk pengolahanair asam tambang pada unit pengolahan dengan pori-porimembran yang lebih rapat sebesar 0,0001 mikrondidapatkan penyaringan kandungan besi lebih tinggi.

Pada hasil pengolahan dengan pH 3,74 dan 3,93terjadi penurunan grafik persentase penurunan besi padaunit RO. Dimana air hasil ultrafiltrasi memilikipersentase kenaikan besi lebih besar dari pada persentasekenaikan besi pada air hasil keluaran RO. Hal tersebutdapat terjadi karena banyaknya kotoran pada membranCSM di unit RO akibat pengolahan yang dilakukansebelumnya sehingga kerja membran mengalami sedikitpenurunan dengan terikutnya sebagian logam yang telahtersaring pada permukaan membran CSM. Namun unitRO masih mampu menurunkan besi sebesar 96,5%sampai 98%. Dari hasil tersebut kerja unit RO masihmenghasilkan air asam tambang yang telah mencapaistandar baku mutu lingkungan

Hasil Analisa Kandungan ManganAnalisa pada air hasil keluaran unit ultrafiltrasi

dan RO didapatkan penurunan kandungan mangan.Gambar 7 menampilkan persentase penurunan manganpada unit pengolahan air asam tambang.

405060708090

100

2,4 3,74 3,93

Pen

urun

an B

esi(

%)

pH sampel

D. Anggraini et al.

Gambar 7. Persentase Penurunan Kandungan Mangan( □ UF, 2,5 L/menit; ∆ RO, 7 L/menit)

Pada analisa air hasil pengolahan keluaran unitultrafiltrasi didapatkan persentase penurunan mangandari kandungan mangan awal sebesar 10,35 mg/L. padapH 3,93 kandungan mangan turun menjadi 0,3585 mg/L,pada pH 3,74 kandungan mangan turun menjadi 1,0293mg/L dan pada pH 2,4 kandungan mangan turun menjadi1,1024 mg/L. Dari hasil analisa tersebut didapatkanpersentase penurunan mangan di unit ultrafiltrasi sebesar89,5% sampai 97%. Sedangkan untuk persentasepenurunan kandungan mangan pada air asam tambangkeluaran unit RO penurunan lebih tinggi dibandingakanhasil keluaran unit ultrafiltrasi. Pada pH 3,93 kandunganmangan turun menjadi 0,0235 mg/L, pada pH 3,74kandungan mangan turun menjadi 0,0556 mg/L dan padapH 2,4 kandungan mangan turun menjadi 0,0769 mg/L.Dari hasil analisa tersebut didapatkan persentasepenurunan mangan di unit RO sebesar 99% sampai99,5%. Hasil tersebut menunjukkan membran yangmemiliki pori-pori yang lebih rapat yaitu pada unit ROsebesar 0,0001 mikron mampu menyaring kandunganmangan lebih optimal. Namun pada proses pengolahandi unit ultrafiltrasi dan RO tetap menghasilkan airkeluaran yang telah sesuai baku mutu lingkungan.

KESIMPULAN

1. Pengolahan air asam tambang dengan pH 3,74 dan3,93 menggunakan teknologi sand filter, ultrafiltrasidan RO mampu menaikan pH hingga 6-7.

2. Kemampuan kerja membran untuk meningkatkankualitas air asam tambang di unit sand filter,ultrafiltrasi dan RO menunjukkan perforrma kerjayang baik ditandai penurunan kandungan besi antara0,0165 mg/L sampai 0,4023 mg/L. Penurunankandungan mangan antara 1,1024 mg/L sampai0,3585 mg/L dan penurunan kandungan sulfat antara65,7149 mg/L sampai 246,8027 mg/L. Dari hasilanalisa didapatkan penurunan mencapai 98% sampai99% namun kemampuan meningkatkan pH belummaksimal untuk air asam tambang dengan pH 2,4karena pH permeat belum sesuai standar baku mutulingkungan.

Perlunya dilanjutkan penelitian pengolahan airasam tambang dengan pH di bawah 3 dengan waktu

pengolahan yang lebih lama agar permeat mencapaibaku mutu.

UCAPAN TERIMA KASIHPenelitian ini merupakan bagian dari Penelitian

Unggulan Perguruan Tinggi- Universitas Sriwijaya tahun2013 yang didanai melalui skema hibah DesentralisasiDP2M-Dikti

DAFTAR PUSTAKA

Akcil. Ata, Soner. Koldas. (2006). Journal ofAcid Mine Drainage. Vol. 14. Hal 1139-1145.Department of Minning Engineering. SuleymanDemirel University.

Anonim (.2003) .(Peraturan Menteri LingkunganHidup/Air limbah Batubara.

B.Bayat. (2002). Journal of HazardousMaterials. Vol. 95(3). Hal 275-290.

Costello, Christine. (2003). Acid Mine Drainage:Innovative Treatment Technologies. NationalNetwork of Enviromental Management Studies.Washington DC.

Nasir,S., Ibrahim, E., Arief, T., (2013), PerancanganPlant Pengolahan Air Asam Tambang denganMetode Sand Filtrasi, Ultrafiltrasi dan ReverseOsmosis, Laporan Hasil Penelitian UnggulanPerguruan Tinggi Negeri-Unsri.

Nunez.S.P, K.F.Peinemann. 2001. Memrane Technologyin The Chemical Industry, Federal of Germany,Germany.

Skousen. J, A.Rose, G.Geidel, J.Foremen, R.Evans,W.Hellier. (1998). A Hand of Technologies forAvoidance and Remediation of Acid MineDrainage. West Virginia University. Margontown.West Virginia.

Notodarmodjo, Suprihanto dan Anne Deniva. (2004).Penurunan zat organik dan kekeruhanmenggunakan teknologi membran ultrafiltrasidengan system aliran Dead-end. Proceeding ITBSains & Tek. Vol 36 A. No. 1.hal 63-82. FakultasTeknik Sipil dan Perencanaan. DepartemenTeknik Lingkungan. ITB

85

90

95

100

2,4 3,74 3,93

Penu

runa

n M

anga

n(%

)

pH sampel

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources ( AVoER) Ke 6Kamis, 30 Oktober 2014 di Palembang, Indonesia

PENGARUH pH AIR ASAM TAMBANG SINTETIK TERHADAP KUALITAS PERMEATHASIL PROSES SANDFILTRASI, ULTRAFILTRASI, DAN REVERSE OSMOSIS

Dominica Charitas Manalu1, Ridha Thaherah1, Subriyer Nasir2

1Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang2Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Air asam tambang tidak dapat langsung dialirkan ke lingkungan karena memiliki pH yang sangat rendah(2-5) dan kandungan logam seperti besi dan mangan yang dapat mengganggu biota perairan sehingga perlu dilakukanpengolahan sebelum dialirkan ke lingkungan. Salah satu alternatif pengolahan yang dapat dilakukan adalah denganteknologi membran. Rangkaian teknologi membran yang digunakan pada penelitian ini adalah sand filter denganadsorben abu gosok, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis. Parameter yang diteliti adalah Total Dissolved Solids (TDS),Electrical Conductivity (EC), pH, dan kandungan logam besi serta mangan. Untuk mengetahui pengaruh ph air asamtambang terhadap peningkatan kualitas variabel tersebut, dibuatlah air asam tambang sintetik dengan tiga variasi pH,yaitu 2,4; 3,74; dan 3,9. pengolahan air asam tambang dengan rangkaian teknologi membran ini dapat menurunkan TDSsampai 99,68%, kandungan logam Fe sampai 98,06%, kandungan Mn sampai 99,58%, dan mampu menaikkan pHsampai 125%. rangkaian teknologi membran ini cukup efektif untuk digunakan pada pengolahan air asam tambang.

Kata Kunci: air asam tambang, membran, reverse osmosis, sand filter, ultrafiltrasi

ABSTRACT: Acid Mine Drainage (AMD) can not be directly discharged into the environment. Acid mine water has apH of 2-5 and heavy metals such as, iron and manganese which can disrupt aquatic biota. Therefore, it is needed atreatment before acid mine water to be discharged into the environment. One alternative way is using a membrane. Acouple of ultrafiltration and reverse osmosis equipped with rice husk-ash as an adsorbent was used in the current work.Parameters analyzed in this study were Total Dissolved Solids (TDS), Electrical Conductivity (EC), pH, and iron,manganese. To investigate the effect of pH of AMD on permeate quality, a synthetic acid mine drainage was preparedwith three variations of pH, ie 2.4; 3.74; and 3.9. The results showed that AMD treatment using a coupled ofUltrafiltration and Reverse Osmosis is able to decrease the TDS, Fe, and Mn up to 99.68%, 98.06%, and 99.58%,respectively, and also capable to raise the pH of permeates up to 125%.

Keywords: acid mine drainage, membrane, reverse osmosis, sand filter, ultrafiltration

PENDAHULUAN

Air asam tambang terbentuk saat mineral sulfidatertentu yang ada pada batuan terpapar oleh air danoksigen yang membuat terjadinya proses oksidasi. Halini menyebabkan terbentuknya air dengan kondisi asam.Air asam tambang memiliki pH antara 2 sampai 5;merupakan suatu masalah bagi lingkungan karena tidakdapat langsung dialirkan ke perairan.

Air dengan keasaman (pH) rendah dapatmelarutkan logam besi sehingga dapat mengganggubiota perairan dan menurunkan kualitas air permukaansehingga perlu dilakukan penanganan yang efektif agartidak menimbulkan dampak terhadap lingkungan.

Menurut Fripp et al (2000), terdapat dua upaya dalampengelolaan air asam tambang, yaitu preventif(pencegahan) dan kuratif (pengelolaan). Upaya preventifdilakukan dengan menutup batuan yang berpotensimembangkitkan asam dengan bahan yang dapat

menghalangi suplai oksigen dan atau air. Upaya kuratifdilakukan pada air asam tambang yang telah terbentuk,dengan cara menambahkan hydrated lime (Ca(OH)2)atau batu kapur (CaCO3) ke dalamnya.

Pengelolaan air asam tambang yang dilakukan di PTBukit Asam adalah dengan penambahan senyawa alkalikapur, yaitu hydrated lime (Ca(OH)2). Hydrated limeditambahkan untuk meningkatkan nilai pH menjadi 6-9.PT Bukit Asam menghabiskan 1,2 miliar rupiah pertahun untuk membeli hydrated lime (Nasir et al, 2013).Angka ini cukup besar untuk dihabiskan per tahunnyahanya dalam pengelolaan air asam tambang, sehinggapengelolaan dengan penambahan senyawa alkali dinilaikurang efektif.

Dalam penelitian ini dicoba melakukan pengolahanair asam tambang tanpa adanya penambahan senyawaalkali. Pengelolaan air asam tambang dilakukan denganmetode ultrafiltrasi dan reverse osmosis. Sebagai pre-treatment untuk air umpan digunakan sand filter. Hal

D.C. Manalu, et al.

yang diteliti adalah mengetahui kemampuan membranreverse osmosis dan ultrafiltrasi terhadap peningkatanpH air asam tambang. Air asam tambang yangdigunakan dalam penelitian ini adalah air asam tambangsintetik yang dibuat sedemikian rupa sehingga memilikikriteria yang mendekati air asam tambang yang berasaldari kawasan pertambangan batubara PT Bukit AsamTanjung Enim.

Air Asam TambangAir asam tambang disebut juga Acid Mine

Drainage (AMD) terjadi sebagai akibat proses fisika dankimia yang cukup kompleks yang melibatkan beberapafaktor dalam kegiatan pertambangan. Kegiatanpertambangan ini dapat berupa tambang terbuka maupuntambang dalam (bawah tanah). Menurut Keenan,Kleinfelter dan Wood (1980), dalam reaksi pembentukanair asam tambang diperlukan kehadiran tiga komponen,yaitu mineral sulfida, air dan oksigen.

Dalam kegiatan pertambangan batubara,pemerintah telah menetapkan Baku Mutu Limbah CairTambang Batubara melalui Keputusan MenteriLingkungan Hidup Nomor 113 tahun 2003. Parameteryang diamati diantaranya adalah pH, zat padattersuspensi, kadar besi total dan kadar mangan.

Dampak Air Asam TambangBeberapa dampak dari air asam tambang, yaitu:

1. Terbentuknya H2SO4 yang dapat menimbulkanpeningkatan derajat keasaman pada air buangantambang, di samping itu juga dapat terjadipeningkatan besi dan kandungan logam total.

2. Peningkatan konsentrasi TSS (Total SuspendedSolid) akibat tingginya air limpasan yang membawatanah tererosi akibat pembukaan lahan tambang yangdapat menganggu penetrasi matahari dalam sungaiyang membawa dampak lanjutan berupa gangguanproses fotosintetis biota perairan. Proses fotosintetisoleh komunitas phytoplankton juga akan terganggu,akibat penetrasi cahaya terhambat oleh partikeltersuspensi.

3. Pengendapan partikel yang akan menutupi lapisandasar perairan sehingga mengganggu proses respirasibiota dasar.

4. Penurunan kualitas air permukaan sekaliguspenurunan kualitas sanitasi lingkungan dimana tahapselanjutnya derajat kesehatan penduduk yangmemanfaatkan sumber daya air sungai akanterganggu.

Sand FilterFiltrasi adalah proses pemisahan partikel padat yang

terbawa oleh fluida menggunakan medium berpori untukmenghilangkan sebanyak mungkin zat padat halus yang

tersuspensi dan koloid. Selain mengurangi kandunganzat padat, filtrasi dapat pula mengurangi kandunganbakteri, menghilangkan warna, rasa, bau, serta logamseperti besi dan mangan. Berdasarkan kecepatanpenyaringan, filtrasi dibagi menjadi Saringan PasirLambat (SSF) dan Saringan Pasir Cepat (RSF).

Perbedaan utama dari saringan pasir cepat dansaringan pasir lambat pada arah aliran airnya. Arahaliran air saringan pasir lambat dari atas ke bawah,sedangkan pada saringan pasir cepat dari bawah ke atas(up flow). Selain itu pada saringan pasir cepat umumnyamelakukan backwash tanpa membongkar keseluruhansaringan.

Rice Husk-Ash (Abu Gosok)Abu gosok adalah limbah pembakaran atau abu dari

tumbuhan yang biasanya berasal dari sekam padi. Sekampadi dapat digunakan untuk biomassa pada bahan bakuindustri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar sertasebagai adsorpsi logam-logam berat. Sekam paditersusun atas jaringan serat-serat selulosa yang didalamya terkandung senyawa silika seperti SiO2.

UltrafiltrasiUltrafiltrasi ialah proses membran yang sifat

dasarnya ada diantara nanofiltrasi dan mikrofiltrasi.Ukuran pori pori membran berkisar dari 0.05 µm, yangmerupakan batas mikrofiltrasi sampai 1 nm, yangmerupakan batas nanofiltrasi. Ultrafiltrasi umumnyadigunakan untuk menahan makromolekul dan koloid darisuatu larutan, dengan berat molekul padatan sekitarbeberapa ribu daltons. Membran ultrafiltrasi danmikrofiltrasi dapat dikatakan sebagai membran berpori.Perbedaan utama berada pada ukuran dan bentuk daripori-pori membran serta tekanan yang diberikan.Mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi merupakan prosesmembran yang mirip dilihat dari prinsip pemisahannya,namun perbedaan yang penting adalah membranultrafiltrasi memiliki struktur asimetris dengan ukuranpori pori yang lebih kecil dan mempunyai daya tahanhidrodinamis yang lebih tinggi. Lapisan atas membranultrafiltrasi pada umumnya kurang dari 1 µm.

Reverse OsmosisPrinsip kerja proses ini merupakan kebalikan dari

proses osmosis biasa. Pada proses osmosis biasa terjadiperpindahan dengan sendirinya dari cairan yang murniatau cairan yang encer ke cairan yang pekat melaluimembran semi-permeabel. Adanya perpindahan cairanmurni atau encer ke cairan yang pekat pada membransemi-permeabel menandakan adanya perbedaan tekananyang disebut tekanan osmosis. Fenomena tersebutmembuat para ahli berpikir terbalik, bagaimana caranya

Pengaruh pH Air Asam Tambang Sintetik Terhadap Kualitas Permeat Hasil Proses SF, UF,dan RO

agar dapat memisahkan cairan murni dari komponenlainnya yang membuat cairan tersebut bersifat pekat.Peningkatan tekanan pada larutan yang pekat, cairanmurni dapat melalui membran semi-permeabel yangnerupakan kebalikan dari proses osmosis. Atas dasartersebut teknologi ini disebut reverse osmosis (osmosisbalik).

METODOLOGI

Penelitian dilakukan di Laboratorium TeknologiPemisahan Jurusan Teknik Kimia Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya. Alat yang digunakan adalahHousing membran, Sand Filter, Membran Ultrafiltrasi,Membran Reverse Osmosis, Tangki penampunganumpan, Tangki permeat, Pressure gauge,Flowmeter,PipaPVC,Pompa air, Stopwatch, Neraca Analitik, Batangpengaduk, Gelas ukur, Beker Gelas, pH meter TDSmeter, EC meter, abu gosok, H2SO4, FeSO4.7H2O,MnSO4H2O, dan Al2(SO4)3.18H2O.

Prosedur PenelitianTahap awal dari penelitian ini adalah mempersiapkan

adsorben ricehusk-ash (abu gosok) di pasaran tanpamengalami perlakukan size reducing atau screening.Adsorbent ditempatkan pada sebuah cartridge housingterbuat dari Polyethylene dengan ukuran diameter 7 cmdan tinggi 50 cm. Pembuatan Air Asam TambangSintetik dilakukan dengan cara melarutkanAl2(SO4)3.18H2O , FeSO4.7H2O, dan MnSO4H2O dalamjumlah tertentu ke dalam permeat hasil prosespengolahan air dengan metoda ReverseOsmosismemeroleh air dengan electrical conductivitysekitar 20 μS/m. Untuk membuat keasaman air umpan(feed) yang dikehendaki ditambahkan asam sulfat sedikitdemi sedikit dan diaduk dengan stirrer.

Deskripsi Proses Pemisahan1) Air asam tambang sintetik sebanyak 500 liter

dengan pH 2,4 pada tangki umpan dipompakan kesand filter.

2) Hasil keluaran sand filter ditampung pada tangkipenampungan sand filter.

3) Keluaran sand filter pada tangki penampungandipompakan menuju membran ultrafiltrasi.

4) Hasil keluaran yang telah melewati membranultrafiltrasi kemudian ditampung pada tangkipenampungan ultrafiltrasi dan dipompakan menujumembran reverse osmosis dengan flowrate 0,5LPM; 0,25 LPM; dan 1 LPM.

5) Permeat reverse osmosis ditampung setelah 15, 30,45, dan 60 menit pada masing-masing flowrateyang telah diatur.

6) Tes pH, TDS, EC, kandungan besi dan mangandilakukan pada tiap sampel.

Gambar 1. Rangkaian alat Penelitian.

(Tank I, Tangki umpan; Tank II, Tangki penampunghasil sand filte; Tank III Tangki permeat UF; Tank IVTangki permeat RO; SF Sand filter ; UF Ultrafiltrasi;RO, Reverse osmosis; (a,b,c) Catridge (housing) filterdengan adsorben Rice Husk-Ash)


Air asam tambang (AAT) sintetik yang dijadikansampel awal adalah air asam tambang sintetik yangsudah dilewatkan melalui sand filter dan membranultrafiltrasi. Kualitas air asam tambang sintetik ini dapatdiketahui dari beberapa hal, seperti ElectricalConductivity (EC), pH, Total Dissolved Solids (TDS),serta kandungan logam besi (Fe), dan mangan (Mn).

Sifat air asam tambang sintetik yang direkayasaadalah kandungan logam besi dan mangan, serta pH.Sementara TDS dan EC diukur dari air asam tambangsintetik. pH air asam sintetik yang dibuat adalah 2,4;3,74; dan 3,9. Kandungan logam besi dan mangan padaair asam tambang sintetik dibuat sama dengankandungan pada air asam tambang PT Bukit Asam.Kandungan logam besi dan mangan pada masing-masingpH air asam tambang sintetik adalah 0,808 mg/L dan10,35 mg/L.

Total Dissolved Solids (TDS) PermeatTotal Dissolved Solids (TDS) adalah solid yang

lolos ketika dialirkan melalui filter, kemudian dapatdikeringkan pada temperatur tertentu. Perlu diperhatikanyang diukur dalam TDS adalah koloidal dan dissolvedsolids. Koloid memiliki ukuran sekitar 0,001 sampai 1μm.

D.C. Manalu, et al.

Gambar 2. Pengaruh pH air asam tambang sintetikterhadap persentase penurunan TDS permeat pada unitRO ( = 0,25 L/menit, = 0,5 L/menit, = 1 L/menit).

Pada Gambar 2 persentase penurunan TDS tertinggibernilai 99,6% dicapai pada saat laju alir permeatsebesar 1 LPM dengan pH air asam tambang sintetik3,74. Persentase penurunan TDS terendah, yaitu 98,5%diperoleh pada saat laju alir permeat sebesar 0,25 dan 0,5LPM dengan pH air asam tambang sintetik 2,4.Persentase penurunan TDS cenderung berbanding lurusdengan kenaikan pH air asam tambang sintetik.Penurunan kadar TDS disebabkan karena umpan yaituair asam tambang sintetik telah melewati bed silika yangterdapat pada sand filter. Semakin rendah pH air asamtambang sintetik maka akan semakin tinggi kadar TDS.Maka dari itu persentase penurunan TDS berbandinglurus dengan kenaikan pH air asam tambang sintetik.Karena kadar TDS yang terkandung dalam air asamtambang sintetik dengan pH tinggi lebih sedikit daripadayang memiliki pH rendah.

Electrical Conductivity (EC)Electrical Conductivity (EC) adalah ukuran

kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan aruslistrik (SJI, 2011). Electrical Conductivity (EC)merupakan sifat fisik air yang mengindikasikankandungan ion-ion yang terlarut dalam air, umumnyaberasal dari garam-garam terlarut. Konduktivitas airtergantung dari konsentrasi ion, untuk itu kenaikanpadatan terlarut akan mempengaruhi kenaikan EC .

Gambar 3. Pengaruh pH air asam tambang sintetikterhadap persentase penurunan EC permeat pada unit RO( = 0,25 L/menit, = 0,5 L/menit, = 1 L/menit).

Pada Gambar 3 persentase penurunan EC tertinggi,yaitu 99,8% dicapai pada laju alir permeat sebesar 1LPM dengan pH 2,4. Persentase penurunan EC terendah,yaitu 98,8% diperoleh pada laju alir permeat sebesar 0,5LPM dengan pH 3,74. Penurunan EC cenderungberbanding terbalik dengan kenaikan pH air asamtambang sintetik. Hal ini karena larutan asam merupakanlarutan elektrolit yang memiliki padatan terlarut yangtinggi. Semakin asam suatu larutan maka semakin tinggipula padatan terlarut dan konsentrasi ion akan semakintinggi pula. Semakin tinggi konsentrasi ion suatu larutanmaka larutan bersangkutan disebut sebagai larutanelektrolit kuat. Larutan elektrolit kuat memiliki nilaielectrical conductivity yang besar pula (Hendri, 2010).

Derajat Keasaman (pH) Permeat

Pada Gambar 4 persentase kenaikan derajatkeasaman tertinggi senilai 125% diperoleh pada laju alirpermeat sebesar 1 LPM dengan pH air asam tambangsintetik sebesar 2,4.

Gambar 4. Pengaruh pH air asam tambang sintetikterhadap presentase kenaikan derajat keasaman pada unitRO (□ = 0,25 L/menit, Δ = 0,5 L/menit, ○ = 1 L/menit)

98

98,4

98,8

99,2

99,6

100

2,4 3,74 3,9

Pen

urun

an T

DS

(%

)

pH (-)

98

98,4

98,8

99,2

99,6

100

2,4 3,74 3,9

Pen

urun

an E

C (

%)

pH (-)

40

60

80

100

120

140

2,4 3,74 3,9

% K

enai

kan

pH

pH Air Asam Tambang Sintetik


Persentase kenaikan derajat keasaman terendahsenilai 58,97% diperoleh pada laju alir permeat sebesar0,5 LPM dengan pH air asam tambang sintetik 3,9.Persentase kenaikan derajat keasaman berbandingterbalik dengan kenaikan pH air asam tambang sintetik.Hal ini karena semakin tinggi pH awal air asam tambangsintetik, maka selisih pH akhir dengan pH awal akansemakin kecil. Semakin kecilnya selisih inimenyebabkan persentase kenaikan derajat keasamanpermeat menurun. Meskipun persentase penurunanderajat keasaman pada pH air asam tambang sintetik 2,4mencapai 125%, namun tetap saja hasilnya tidakmemenuhi standar baku mutu limbah cair tambang batubara. Hal ini karena derajat keasaman permeat yangdihasilkan dari air asam tambang sintetik pH 2,4 adalahkurang dari 6.

Kandungan Besi (Fe)Besi (Fe) adalah salah satu kandungan mineral

yang terdapat dalam air. Kadar Fe dalam jumlah sedikitmemang diperlukan untuk pembentukan sel darahmerah, tetapi jika terlalu tinggi dapat berdampak burukbagi kesehatan manusia dan lingkungan, sepertimunculnya warna coklat pada air (Nabila, 2012).

Gambar 5. Pengaruh pH air asam tambang sintetikterhadap persentase penurunan kandungan besi pada unitRO (□ = 0,25 L/menit, Δ = 0,5 L/menit, ○ = 1 L/menit).

Pada Gambar 5 persentase penurunan logambesi tertinggi senilai 98,06% dicapai pada pH 3,74dengan laju alir permeat 0,25 LPM. Persentasepenurunan logam besi terendah senilai 96,2% diperolehpada pH 2,4 dengan laju alir permeat sebesar 1 LPM.Persentase penurunan logam besi berbanding lurusdengan kenaikan pH air asam tambang sintetik. Logambesi dapat larut pada larutan yang memiliki pH rendah(Dungold, 2011). Maka dari itu untuk pH air asamtambang sintetik yang tinggi, tidak banyak logam besiyang dapat larut. Hal ini menyebabkan logam besi dapattertahan pada pori-pori membran reverse osmosis yangsangat rapat, yaitu sebesar 0,0001 mikron. Untuk itusemakin tinggi pH air asam tambang sintetik membuatpresentase penurunan kandungan logam besi jugamenjadi semakin tinggi.

Kandungan Mangan (Mn)Mangan adalah logam berwarna abu-abu keperakan

yang merupakan unsur pertama logam golongan VIIB.Dalam jumlah kecil (< 0,4 mg/L) mangan dalam air tidakmenimbulkan gangguan kesehatan melainkanbermanfaat dalam menjaga kesehatan otak dan tulang.Tetapi dalam jumlah besar (> 0,4 mg/L) mangan dapatmenimbulkan racun yang kuat dibanding besi (Erlinda,2013).

Gambar 6. Pengaruh pH air asam tambang sintetikterhadap persentase penurunan kandungan mangan padaunit RO (□ = 0,25 L/menit, Δ = 0,5 L/menit, ○ = 1L/menit).

Dari Gambar 6 persentase penurunan logammangan tertingi senilai 99,58% dicapai pada pH air asamtambang sintetik 3,74 dengan laju alir permeat sebesar 1LPM. Persentase penurunan logam mangan terendahsenilai 99,29% diperoleh pada pH 2,4 dengan laju alirpermeat sebesar 0,25 LPM. Persentase penurunan logammangan berbanding lurus dengan kenaikan pH. Logammangan memliki kemiripan sifat dengan logam besi.Logam mangan dapat larut pada larutan yang memilikipH rendah (Dungold, 2011). Maka dari itu untuk pH airasam tambang sintetik yang tinggi, tidak banyak logammangan yang dapat larut. Hal ini menyebabkan logammangan dapat tertahan pada pori-pori membran reverseosmosis yang sangat rapat, yaitu sebesar 0,0001 mikron.Untuk itu semakin tinggi pH air asam tambang sintetikmembuat presentase penurunan kandungan logammangan juga menjadi semakin tinggi.

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapatditarik beberapa kesimpulan:

1) Penurunan TDS permeat cenderung berbanding lurusterhadap kenaikan pH air asam tambang sintetik,dengan persentase tertinggi yang dicapai sebesar99,6% yang diperoleh pada pH awal 3, 9 dan laju alirpermeat sebesar 1 L/menit. Penurunan ElectricalConductivity dan kenaikan derajat keasaman permeatcenderung berbanding terbalik terhadap kenaikan pH

94

95

96

97

98

99

100

2,4 3,74 3,9

Pen

urun

an K

andu

nga

Fe

(%)

pH (-)

99,1

99,2

99,3

99,4

99,5

99,6

99,7

2,4 3,74 3,9Pe

nuru

nan

Kan

dung

an M

n (%

)pH (-)

D.C. Manalu, et al.

air asam tambang sintetik, dengan persentasetertinggi yang dicapai berturut-turut 99,8% dan125%.

2) Penurunan logam besi dan mangan pada permeat ROcenderung berbanding lurus terhadap kenaikan pH airasam tambang sintetik, dengan persentase tertinggiyang dicapai berturut-turut sebesar 98,06% dan99,58%.

UCAPAN TERIMA KASIH

Peneliti mengucapkan terimakasih kepada DP2M Diktimelalui BOPTN Unsri tahun 2013 yang telah mendanaipenelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Aryanda, Dadang, (2012), Air Asam Tambang (AAT),http://kam pungminers.blogspot.com/2012/11/air-asam-tambang-aat. html, diakses tanggal 28 Juni2013

Baker, Richard W, (2004), Membrane Technology andApplications, 2nd ed., Wiley, California

Dinahkandy, Irma, (2012), Pengaruh Air Asam Tambangterhadap Hidrogeologi, http://energi-dunia.blogspot.com/2012/01/pengaruh-air-asam-tambang-terhadap.html, diakses pada tanggal 1 Juli 2013

Dungold, (2011), Unsur-Unsur Transisi, http://dungold.word press.com/2011/11/ 30/unsur-unsur-transisi/,30 Juni 2014

Effendi, H., (2003), Telaah Kualitas Air, Kanisius,Yogyakarta

Erlinda, (2013), Penentuan Kadar Besi dan Mangandalam Air Minum Isi Ulang, http://erlindaadonara.blogspot.com/20 13/01/penentuan-kadar-besi-dan-mangan-dalam.html, diakses pada tanggal 2Februari 2014

Firdaus,M.Y.,(2012), Teknologi Membran,http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2012/02/12/teknologi-membran/, diakses padatanggal 1 Juli 2013

Fripp J., et al, (2000), Acid Mine Drainage Treatment,EMRRP Technical Notes Collection, United States

Hendri, (2010), Kimia Fisika Daya Hantar Listrik,http://hendri chem.blogspot .com/, 30 Juni 2014

Iskandarsyah, T., (2008), Aplikasi Geologi TataLingkungan untuk Daerah Pertambangan, FakultasTeknik Geologi Universitas Padjadjaran, Bandung

Jage C., C.E. Zipper, R. Noble, (2001), Factors AffectingAlkalinity Generation by Successive Alkalinity –Producing System, Regression Analysis, Journal ofEnvironmental Quality

Keenan C. W., D. C. Kleinfelter, J. H. Wood, (1980),General College Chemistry, Harper and RowPublisher, Newyork

Mark, Pris, (2011), Dampak Yang Ditimbulkan AirAsam Tambang, http://bahangaliantambang.blogspot.com/2011/12/dampak-yang-

ditimbulkan -air-asam.html, diakses pada tanggal 29Juni 2013

Mulder, Marcel, (1996), Basic of Principles ofMembrane Technology, 2nd ed, Kluwer AcademicPublishers, Netherlands

Nasir, S, Eddy Ibrahim , A. Taufik Arif (2013),Perancangan Plant Pengolahan Air Asam Tambangdengan Metode Kombinasi Sand Filter, Ultrafiltrasi,Dan Reverse Osmosis, Laporan Penelitian UnggulanPerguruan Tinggi, Universitas Sriwijaya

Noble, R. D., Stern S. A.,(1995), Membrane SeparationsTechnology Principles And Applications, Elsevier,Netherlands

Nora, Fazria, (2010), Dampak Air Asam TambangTerhadap Kualitas Air Tanah Di Sekitar AreaPertambangan, http://search.4shared.com/postDownload/uf9wYyGe/DAMPAK _AIR_ASAM_TAMBANG_TERHAD.html,diakses pada tanggal 29 Juni 2013

Permana, R., (2011), Rapid Sand Filter,http://environmentalist -onduty.blogspot.com /2011/06/rapid-sand-filter-saringan -pasir-cepat_04.html,diakses pada tanggal 6 Juni

Putra, Adyan, (2013), Pengelolaan Air Asam Tambang,http://dpduniapertambangan.blogspot.com/2013/01/pengelolaan-air-asam-tambang.html , diakses tanggal 28 Juni 2013

Semiardji, A., (2013), Slow Sand Filter,http://adjisemiardji. blogspot.com/2013/03/slow-sand-filter.html, diakses pada tanggal 6 Juni 2014

SJI, (2011), Total Dissolved Solids,http://universalpustaka.blogspot.com/, diakses padatanggal 2 Februari 2014

Skousen J., A. Rose , G. Geidel, (1998), A Handbook ofTechnologies for Avoidance and Remediation of AcidMine Drainage, The National Mine LandReclamation Center, West Virginia

Spellman, Frank R., (2008), Water and WastewaterTreatment Plant Operations, Lewis Publishers,United State

Subhanesa, (2013), Abu Sekam Padi Indonesia,http://subhanesa. wordpress.com/2013/04/03/abu-sekam-padi-indonesia/, di akses pada tanggal 6 Juni2014


ANALISA LAPISAN BATUAN YANG MENGANDUNG AIR ( AKUIFER )DENGAN MENGGUNAKAN METODE GEOLISTRIK

DEARAH SUKAWINATAN, PALEMBANG

Falisa1 Teknik Geologi, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK: Air merupakan elemen yang penting pada kehidupan manusia dan mahluk hidup lainnya. Tanpa airkemungkinan besar mahluk hidup tidak akan bisa bertahan.Di daerah sukawinatan air yang berada didaerah tersebutpada sumur-sumur masyarakat sekitar belum sesuai dengan standar air bersih dari Departemen Kesehatan. Air yangberada di sumur-sumur masyarakat sekitar daerah Sukawinatan berwarna keruh dengan kedalaman yang dangkalberkisar 1-3 meter, dikarenakan pada kedalaman tersebut sudah didapat air akan tetapi bukan air yang jernih atau belumsesuai standar air bersih. Kesuliatan masyarakat sekitar untuk mendapatkan air bersih menjadi permasalahan.Keberadaan dan kualitasnya air yang ada didaerah Sukawinatan maka didapat suatu permasalah. Berdasarkan haltersebut diatas maka solusinya adalah mencari kedalaman dan ketebalan dari suatu lapisan bawah permukaan yangmengandung air dengan metode geolistrik didaerah Sukawinatan, Palembang. Metode geolistrik secara umum sangatmendukung dalam permasalahan ini karena dari metode ini juga didapat dikedalaman berapa dan kualitas air yang adadibawah permukaan tanah. Berdasarkan dari hasil pengolahan dan analisis data maka diinterpretasikan bahwa air yangberada di daerah Sukawinatan kemungkinan berada tidak terlalu dangkal, dengan litologi yang beragam dan positas danpermeabilitas yang beragam pula maka kemungkinan terdapat suatu akuifer dibawah permukaan.

Kata Kunci: metode geolistrik, litologi, porositas, permeabilitas

PENDAHULUAN

Makhluk hidup sangat membutuhkan air. Airpermukaan biasanya di gunakan untuk berbagaikeperluan air minum, keperluan rumah tangga, industri,pertanian/irigasi, pembangkit tenaga listrik dansebagainya. Tetapi dengan semakin berkembangnyasuatu daerah maka, kebutuhan akan air bersih jugasemakin meningkat. Untuk memenuhi kebutuhanmasyarakat akan air bersih, maka air bawah tanah atauair tanah menjadi sumber alternatif.

Air permukaan adalah air yang terdapatdipermukaan yang berasal dari sungai, danau, genangandan laut. Sedangkan air bawah permukaan tanah adalahsemua air yang terdapat pada lapisan yang mengandungair ( akuifer ) dibawah permukaan tanah, termasuk mataair yang muncul dipermukaan tanah. Air bawah tanahbiasa juga disebut dengan air tanah. Air tersimpan dalamsuatu wadah (akuifer), yaitu batuan yang jenuh air yangmempunyai kamampuan untuk menyimpan danmeloloskan.

TINJAUAN DAN METODE PENELITIAN

Metode Geolistrik merupakan salah satu metodegeofisika yang sering digunakan untuk tujuan eksplorasiair tanah khususnya untuk menentukan lapisan yangmengandung air ( akuifer ). Dengan menggunakanmetode ini diharapkan dapat diketahui susunan,kedalaman dan penyebaran lapisan bawah permukaanberdasarkan harga tahanan jenis yang diperoleh.Tujuan dari geolistrik itu sendiri adalah :1) Eksplorasi dangkal ( 1000 – 1500 ft ).2) Mengidentifikasi letak dan susunan batuan.3) Menentukan letak / posisi dari muka air serta

gerakan air tanah dan4) Mengidentifikasi struktur geologi dibawah

permukaan pada daerah yang diperkirakanmengandung air tambang dan air tanah.Air tanah dalam dapat dideteksi dengan

menggunakan alat resistivity meter melalui surveygeolistrik. Resistivity meter bekerja dengan caramenembakkan arus listrik kedalam tanah memakaielektroda kemudian mengukur nilai hambatannya. Alatini dapat menunjukkan material dibawah permukaanbumi pada kedalaman lebih dari 100 m tanpa melaluipengeboran.

Pada metode geolistrik, dilakukan injeksi arus kedalam permukaan bumi. Selanjutnya respon yangdiberikan bumi dicatat oleh alat yang disebut

Falisa

resistivitymeter. Data yang dicatat adalah nilai tahananjenis ( R ) dalam satuan ohm mulai kedalaman 0 meterhingga 250 meter pada jarak 500 meter. Dari data yangtercatat ini kemudian dihitung sebaran tahanan jenis /resistivitas (resistivity) batuan dibawah permukaan.Karena masing-masing batuan mempunyai nilairesistivity yang typical, maka dari sebaran tahanan jenisinilah kita dapat melakukan interpretasi jenis batuan,sifat batuan dan struktur geologi yang mungkinadadibawah permukaan bumi.

Potensial listrik didefenisikan sebagai energipotensial ( U ) per satuan muatan uji ( Q ), atau ekspresimatematisnya. Arus listrik adalah gerakan muatannegatif ( elektron ) pada materi dalam proses mengaturdiri menuju keseimbangan. Peristiwa ini terjadi bilameteri mengalami gangguan karena adanya medan listrik.Bila medan listrik arahnya selalu tetap menuju ke satuarah, maka arus listrik yang mengalir akan tetap jugaarahnya. Arus listrik yang mengalir serah disebut DC(Direct Current) sedangkan yang mengalir bolak-balikdisebut AC ( Alternating Current ). Hubungan antaraarus listrik dengan muatannya, secara matematisdiekspresikan sebagai I = (dQ / dt). Menurut HukumOhm, hubungan antara besarannya beda potensial listrik(V), kuat arus ( I ) dan besarannya tahanan kawatpenghantar adalah V = R . I.

Tabel 1. Tabel dasar interpretasi Tahana Jenis untukbermacam-macam karakteristik air.

Air permukaan, dalam batuan sedimen

Tipe Air Tahanan Jenis(ohm meter)

30 - 1.000Air meteoric, diperoleh dari hujanAir permukaan, dalam batuan beku 30 - 500

10 -10030 - 150

> 1Sekitar 0,2

> 1,8> 0,65

Air tanah, dalam batuan bekuAir tanah, dalam batuan sedimen

Air LautAir untuk rumah tangga

Air untuk irigasiSumber : ( Kollert, 1969 )

Berdasarkan data yang diolah dengan menggunakansoftware maka didapat hasil ( berupa nilai-nilai tertentu ),dari nilai-nilai tersebut maka diinterpretasikan apakahdilapisan terdapat air, begitu juga lapisan yangmengandung air tersebut.

Metode penelitian yang dilakukan dalam penelitianini ada beberapa tahapan, yaitu :1) Tahap Studi Kepustakaan : Tahap ini bertujuan

untuk pemilihan awal kemungkinan daerahpenelitian berdasarkan pada publikasi terdahulu daninformasi penduduk. Pada tahap ini juga dilakukananalisa peta-peta seperti peta geologi regional,topografi dan data lainnya.

2) Tahap Penyelidikan Lapangan : Di tahapan ini akandilakukan kegiatan-kegiatan pengamatan lapangandan pengambilan data seperti pengukuran geolistrikdilapangan. Penggunaan GPS juga dilakukan untukmenentukan diaman titik yang akan dilakukanpengukuran.

3) Tahap Analisa Data : Data yang diperolehdilapangan diolah kembali dengan komputer (jugamenggunakan software geolistrik) dan untukmemudahkan menganalisa data.

4) Tahap Penyusunan Laporan Akhir : Pada tahap inimerupakan tahapan akhir dimana pada penyusunanlaporan dilakukan berdasarkan tahapan-tahapanyang dilakukan seperti : pengambilan data lapangandan sampai mengolah data yang akhirnya dianalisayang kemudian dapat diketahui kondisi lapanganberdasarkan data. Pada laporan diberikankesimpulan dari penelitian.


Pengambilan data dilapangan dilakukan selama 5hari, lokasi yang tepat berada di pinggir jalanSukawinatan dan Kebun Sayur yang menuju bandara.Persiapan telah dilakukan sebelum menuju lapanganseperti: alat geolistrik, atk, GPS, kabel, batangan darilogam (4 buah), meteran.

Pengukuran tahanan jenis di lokasi penelitiandilakukan di Daerah Sukawainatan dan sekitarnya( gambar 1 ). Secara umum geologi dan litologi batuanyang terdapat di lokasi penelitian cukup banyak danbervariasi. Pengukuran tahanan jenis merupakanpengukuran tahanan jenis semu. Data tahanan jenis semutersebut diolah atau di inversi dengan persamaanmatematis untuk mendapatkan nilai tahanan jenis yangsebenarnya.

Gambar 1 Lokasi lintasan yang akan diambil data didaerah penelitian

Pengambilan data lintasan harus datar sepanjang100 m, karena peralatan (kabel dan elektroda) akandirentangkan 50 m ke kiri dan 50 m ke kanan. Kondisidilapangan harus kering dan bebas dari gangguan sepertilogam, plastik yang ada di tanah yang akan dialiri oleharus, dan kendaraan yang berlalu lintas.

Data yang didapat dari lapangan berupa data dasardan di input dalam format excel kemudian diolah denganmenggunakan software IPI2Win. Hasil analisis danpengolahan data dengan pengolahan data dengan

Analisa Lapisan Batuan Yang Mengandung Air ( Akuifer )Dengan Menggunakan Metode Geolistrik

Dearah Sukawinatan, PALEMBANG

menggunakan IPI2Win berupa variasi harga tahananjenis perlapisan batuan ke-30 lintasan pengukuran sertabatas dimana terjadi perubahan harga tahanan jenis.Kemudian dilakukan interpretasi. Interpretasi litologidilakukan berdasarkan nilai tahanan jenis yang diperolehdengan menggunakan klasifikasi dari beberapapenelitian yang telah ada. Akuisisi data pentingdilakukan kerana lokasi sangat sensitif terhadapperalatan yang dipakai dan lokasi yang beradadilingkungan masyarakat.

Tabel 2. Nilai Resistivitas BatuanNo

123456

Tahanan Jenis ( Ohmmeter )

Jenis Batuan

8 - 5040 - 250

Gambut dan lempung

100 - 30008 - 100

100 - 4000

Lempung pasiran dan lapisan kerikilPasir dan kerikil jenuhPasir dan kerikil kering

Batu lempung, napal dan serpihBatu pasir dan batu kapur

40 - 100

Sumber : Verhoef( 1994 )

Tabel 3. Hasil Pengolahan Data

Titik Ab/2 MN(m)

Konstanta(K)

V(mV)

I(mA)

Rho (Ohm-m) SP(mV)

1 1,5 1 6,285714286 11730 126,8 92,50788644 -78,6

2 2,5 1 18,85714286 6780 122,6 55,30179445 -70

3 4 1 49,5 3520 122,5 28,73469388 -70

4 6 1 112,3571429 850 77,9 10,9114249 -70

5 8 1 200,3571429 190,3 48 3,964583333 -87,6

6 1,5 1 6,285714286 100 261 0,383141762 -13,6

7 2,5 1 18,85714286 470 295 1,593220339 -10

8 6 1 112,3571429 700 261 2,681992337 -24

9 10 1 313,5 720 327 2,201834862 -29

10 15 1 706,3571429 860 255 3,37254902 -37,1

11 20 1 1256,357143 230 310 0,741935484 -38,7

12 25 10 188,5714286 516 340 1,517647059 -46,8

13 30 10 275 371 291 1,274914089 -40,5

14 40 10 495 339 296 1,14527027 -34,3

15 50 10 777,8571429 400 276 1,449275362 -31,6

Ada lima titik pengukuran akan tetapi hanya 3 titikyang bisa di analisis lebih lanjut dikarenakan datapengukuran yang didapat terjadi anomali yang terlalutinggi disebabkan antara lain;1) Hujan, lokasi berair atau terlalu lembab2) Tanah dilokasi merupakan tanah timbun yang

terlalu tebal karena lokasi merupakan bekas daerahrawa yang dijadikan pemukiman dan jalan lintas.

3) Lalu lintas yang terlalu ramai dan truk-truk sampahyang berlalu lalang.

Berdasarkan analisis dari data yang ada didapatnilai-nilai resistymeter yang beragam dari nilai terendahsapai nilai tertinggi yaitu; 0,3831417620 - 92,50788644.Nilai ini tentu saja diakuisisi dulu. Setiap nilai yangdidapat diakuisisi dikarenakan lokasi yang bekas rawa.

Litologi yang didapat dilapangan berdasarkan dataadalah lempung pasiran, (yang mempunyai nilaiterendah), pasir dan kerikil.

Akuifer diinterpretasikan berada pada kedalamanlebih dari 10 mdpl (meter dibawah permukaan laut ),dikarenakan rawa yang berada pada lokasi merupakanrawa yang mempunyai kedalaman yang lebih darai 5meter.

Formasi batuan pada lokasi didominasi olehFormasi AirBenakat yang berumur Miosen denganlitologinya perselingan batulempung dengan serpih danbatu lanau, bersisipan dengan batupasir.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis data yang didapat padadaerah penelitian didapat kesimpulan sebagaiberikut1) Dari analisis nilai resistymeter didapat nilai

yang terlalu rendah dan nilai yang tertinggisehingga harus diakuisisi dikarenakan lokasimerupakan bekas rawa.

2) Litologi lokasi penelitian didapat beragammulai dari lempung, pasir dan kerikil.

3) Akuifer yang berada dilokasi diinterpretasikanberada lebih dalam (10 m).

4) Formasi Airbenakat mendominasi lokasi yanglitologi umumnya adalah lempung dan pasir.

5) Diperlukan penelitian lebih lanjut agar datadapat dipergunakan dengan cakupan yang luas.

TERIMA KASIH

Tidak lupa saya sampaikan terimakasih kepadasemua pihak yang telah membantu penulis dalammengerjakan laporan ini. Penulis juga mengucapkanterimakasih kepada masyarakat sekitar daerahSukawinatan yang juga sudah memberi kontribusi baiklangsung maupu tidak langsung dalam pembuatanlaporan ini.

DAFTAR PUTAKA

Djoko Santoso, Ir, Dr, Prof., ( 2002 ), Pengantar TeknikGeofisika, Institut Teknologi Bandung.

Robert J. Kodoati., ( 1996 ) : Pengantar Hidrogeologi,Yogyakarta.

Sudaryo Broto, Rohima Sera Afifah., ( 2008 ) :Pengolahan Data Geolistrik Dengan MetodeSchlumberger, Teknik Vol 29. No.2. Tahun2008. Semarang.

Suyono, ( 1978 ) : Hidrologi Untuk Pengairan, JakartaW.M. Telford, dkk ( 1976 ) : Applied Geophysics,

Cambridge University Press, Cambridge.


PEMANFAATAN EKSTRAK KELOPAK DAN BIJI BUNGA ROSELLA SEBAGAIBAHAN PENGGUMPAL LATEKS

(study pengaruh volume, waktu pencampuran, dan pH)

Ir. Hj. Farida Ali, DEA1, Anna Stasiana1, Noviyanti Puspasari1

1Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaCorresponding Author: [email protected]

Abstrak: Rosella (Hibiscus sabdariffa) merupakan tanaman yang memiliki kelopak berwarna merah cerah dandapat dikonsumsi. Rosella varietas sabdriffa memiliki bentuk yang lebih pendek seperti semak. Pada penelitianini, Rosella digunakan sebagai bahan penggumpal lateks. Koagulan lateks menggunakan ekstrak kelopak rosella(tanpa biji) dan bunga rosella berbiji yang dicampurkan ke lateks segar dan didiamkan selama waktu tertentu.Hasil endapan karet akan dikeringkan dengan oven untuk memperoleh berat akhir karet kering. Penggumpalanlateks terjadi karena penurunan pH lateks sampai ke titik isoelektrik sehingga partikel karet kehilangan muatan.Pada penelitian ini variabel yang digunakan adalah volume 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, dan 10 ml; waktu kontak 5jam, 10 jam, 15 jam, 20 jam, dan 24 jam; pH 2,3; 2,5; 3,0; dan 4,0. Dari hasil penelitian diperoleh berat karetoptimal pada volume 10 ml, waktu kontak selama 24 jam dan pH bernilai 2,3.

Kata Kunci : koagulasi, lateks, ekstrak rosella, asam.

Abstract: Rosella (Hibiscus sabdariffa) is a plant that has bright red calyx and can be consumed. Rosellasabdriffa variety has shorter forms such as shrubs. In this study, Rosella is used as a latex coagulant. Use a latexcoagulant rosella calyx extract (without seeds) and rosella flower seed mixed into fresh latex and allowed tostand for a certain time. The precipitated rubber oven-dried to obtain the final weight of dry rubber. Latexcoagulation is formed because the latex pH decrease to isoelectric points so the capacity of rubber particle islost. In research, the variables are used volume 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, and 10 ml; contact time 5 hours, 10hours,15 hours, 20 hours, and 24 hours; and rosella’s pH 2,3; 2,5; 3,0; and 4,0. From the result pf research, theoptimum rubber weight are at volume 10 ml, contact time 24 hours, and pH 2,3.

Keywords : coagulation, latex, rosella extract, acid

PENDAHULUAN

Karet adalah tanaman perkebunan berupapohon batang lurus. Pohon ini pertama kali tumbuhdi Brazil, Amerika Selatan, tetapi setelah percobaanHenry Wickham yang dilakukan berkali – kali,pohon ini berhasil dikembangkan di Asia Tenggara,di mana sekarang tanaman ini banyakdikembangkan sehingga Asia menjadi sumber karetyang alami. Klasifikasi botani dari tanaman karetadalah sebagai berikut:

Divisi : SpermatophytaSub divisi : AngiospermaeKelas : DicotyledonaeKeluarga : EuphorbiaceaeGenus : HeveaSpesies : Hevea brasiliensis

Karet adalah polimer hidrokarbon yang terkandungpada lateks beberapa jenis tumbuhan. Dalamperdagangan internasional, sumber utama dariproduksi karet adalah Hevea brasiliensis.Penggumpalan dapat dilakukan dengan adanyapenambahan suatu karbohidrat ke dalam lateks.Karbohidrat dalam lateks akan mengalamifermentasi dengan mikroba yang ada di dalamlateks dan membentuk asam.

Pembentukan asam ini berlangsung sangatlambat dan penggumpalan akan sempurna ketikadibiarkan kira – kira 20 jam dan koagulan yangdihasilkan akan berongga. Penggumpalan karetyang biasa dilakukan adalah dengan penambahanasam dalam lateks yaitu untuk memecah getahkaret. Asam yang biasa digunakan adalah asamformiat, asam oksalat, asam asetat, asam stearat,dan asam sulfat yang relative mahal, sehingga perludicari alternatif lain untuk memecah emulsi dalamlateks.

Di dalam lateks mengandung 25 – 40 %bahan karet mentah (crude rubber) dan 60 – 75 %serum yang kandungannya terdiri dari air dan zatyang terlarut. Lateks mengandung alkaloid, gula,minyak, protein, pati, tanin, resin, dan gom. Bahankaret mentah mengandung persentase 0,2 % gula, 1– 2% asam lemak, 90 – 95 % karet murni, 2 – 3 %protein, dan 0,5 % jenis garam dari Na, K, Mg, Cu,Mn dan Fe.

Lateks merupakan suspensi koloidal dari airdan juga bahan – bahan kimia yang terkandung didalamnya. Bagian – bagian yang terkandungtersebut tidak larut secara sempurna, melainkanterpencar secara homogen dan merata di dalam air.Partikel karet di dalam lateks terletak saling

F.Ali, et al.

menjauh karena masing – masing partikel memilikimuatan listrik.

Lateks kebun akan menggumpal ataumembeku secara alami dalam waktu beberapa jamsetelah diambil atau dikumpulkan. Penggumpalanalami atau spontan dapat terjadi karena timbulnyaasam – asam akibat terurainya bahan bukan karetyang terdapat dalam lateks akibat aktivitasmikroorganisme. Terdapat beberapa jenis zatantikoagulan yang umumnya digunakan olehperkebunan besar atau perkebunan rakyatdiantaranya adalah amoniak, natrium karbonat,formaldehida dan juga natrium sulfit.

Rosella mengandung kalsium, niasin,riboflavin dan besi yang cukup tinggi. Kelopakrosella segar juga mengandung zat besi, protein,serat kasar, sodium, vitamin C, dan vitamin A.Kandungan asam pada rosella ada dua komponenyang dominan yaitu asam sitrat dan asam malat.Dengan kandungan – kandungan pada rosella,maka dilakukan penelitian dengan memvariasikanberat bunga rosella, waktu kontak, derajatkeasaman dan menghitung berat karet.

LateksLateks karet adalah suspensi koloid

poliisopren yang diperoleh dari tumbuhan Heveabrasiliensis.Berikut ini komposisi dari lateks HeveaBrasiliensis:

Tabel 1. Komposisi Lateks Hevea Bransiliensis

Sumber : Premamoy Ghosh, 2002.

KoagulasiKoagulasi adalah penggumpalan partikel

koloid, sehingga kestabilan sistem koloid menjadihilang. Ada beberapa hal yang menyebabkanterjadinya koagulasi pada sistem koloid diantaranyakarena ada pengaruh pemanasan, pendinginan,penmabahan elektrolit dan karena proseselektroforesis yang berlangsung lama.

Penggumpalan lateks dilakukan denganmenambahkan bahan yang dapat menyerap lapisanmolekul air disekeliling partikel karet yang bersifatpelindung. Bahan tersebut misalnya alkohol,aseton, dan sebagainya. Penurunan pH lateks dapatterjadi karena terbentuk asam format (asam semut).Penurunan pH sampai ke titik isoelektrikmenyebabkan partikel karet kehilangan muatansehingga lateks menggumpal ridak mantap disebut

daerah potensial stabilitas kritis atau darah tidakmantap, yaitu pada daerah pH berkisar 3,7 – 5,5.

RosellaTanaman rosella (Hibiscus sabdariffa L.)

termasuk famili malvaceae dan terdapat dua tipeutama, yaitu Hibiscus sabdariffa var. altassima danHibiscus sabdariffa var. sabdriffa. Hibiscussabdariffa var. altassima lebih mempunyai nilaiekonomi dibandingkan varietas kedua, karenaditanam untuk menghasilkan serat. Serat inimerupakan bahan baku pembuatan tali danpengganti rami untuk karung goni. Tanamanpenghasil serat ini memiliki batang lurus dan seratyang kuat, tinggi batang bisa mencapai 4, 8 meter(Anonim, 2006).

Varietas altassima webster ditanam untukmendapatkan seratnya, karena kandungan sertanyatinggi. Varietas ini tidak memiliki kelopak bungayang berwarna merah dan dapat dimakan, bungaberwarna kuning. Tipe ini hampir sama denganpenghasil serat (kenaf) yang banyakdibudidayakam di India Timur, Nigeria, danbeberapa negara di Amerika (Anonim, 2006).

Kandungan Kimia RosellaHidayat (2008) menyatakan bahwa dalam

kelopak bunga rosella juga mengandung vitamin C,vitamin A, dan asam amino termasuk arginin danlignin yang berperan dalam proses peremajaan seltubuh. Kandungan vitamin C pada kelopak rosellatiap 100 gram adalah 260 – 280 mg vitamin C.Atau pernah juga dilakukan penelitian terhadapkadar vitamin C ekstraksi rosella segar adalah 144mg/100 gram, kadar air 73,415 % dan pH rosellasegar yaitu 2 (Siti Aminah, 2010).

Satu hal yang unik dari rosela adalah rasamasam pada kelopak rosela yang menyegarkan,karena memiliki dua komponen senyawa asamyang dominan yaitu asam sitrat dan asam malat.Kandungan masing – masing asam sitrat dan asammalat pada rosella adalah 13 %.

Kandungan sterol utama pada lemak roselaadalah b– sitosterol mencapai 61,3%. Kandunganasam lemak dalam biji rosela dapat dilihat padatabel 3.

Tabel 3. Kandungan Asam Lemak dalam BijiRosella

Jenis asam lemak Jumlah (%)Asam oleat 34

Asam linoleat 14.4Asam palmitat 35,2Asam miristat 2,12

Asam palmitoleat 2Asam stearat 3,4

Sumber: Maryani, Kristiana L. (2005)

Komposisi Jumlah (%)Hidrokarbon karet 30 – 40Protein 1,9 – 2,5Asam Lemak 0,9 – 1Gula 1 – 1,5Air 5,5 – 6,5Kadar Abu 0,4 – 0,6

Pengaruh Waktu Kontak Optimum Antara Ekstrak Kelopak dan Biji Bunga Rosella Dengan Lateks Terhadap PemecahanEmulsi Lateks Karet

3

Tabel 4. Kandungan Asam Amino dalam KelopakBunga Rosella

Jenis Asam Amino Kandungan (mg/100gram)

Asam malat 13,0

Asam sitrat 13,0

Arginin 3,6

Cystine 1,3Histidin 1,5Isoleusin 3,0Leusin 7,0Lisin 5,4

Metionin 1,0Fenilalanin 4,5Threonine 3,0Triptopan –

Tirosin 3,1Valin 5,3

Asam aspartat 22,8Asam glutamat 10,1

Alanin 6,6Glisin 5,4Prolin 7,8Serin 4,9

Sumber: Mardiah, dkk.

Penggumpalan LateksKandungan di dalam lateks berupa 25 – 40 %

bahan karet mentah (crude rubber) dan 60 – 75 %serum yang terdiri dari air dan zat yang terlarut.Kandungan lateks terdiri dari kandungan antaralain protein, alkaloid, pati, gula, (poli) terpena,minyak, tanin, resin, dan gom. Bahan karet mentahmengandung 90 – 95% karet murni, 2 – 3 %protein, 1 – 2 % asam lemak, 0,2 % gula, 0.5 %jenis garam dari Na, K, Mg, Cu, Mn dan Fe.

Asam yang biasa digunakan adalah asamformiat, asam oksalat, asam asetat, asam stearat,dan asam sulfat yang relative mahal, sehingga perludicari alternatif lain untuk memecah emulsi dalamlateks.

Sebagai contohnya adalah penggumpalanlateks menggunakan nanas. Di dalam nanasmengandung asam – asam organik (0,6 %) sepertiasam sitrat, asam malat dan asam oksalat denganjumlah asam terbanyak adalah asam sitrat (87 %).Selain asam, nanas juga mengandung enzimbromelin. Keduanya dapat di gunakan untukmenggumpalkan lateks dan menurunkan kadarnitrogen karet. Penggumpalan lateks salah satunyadapat terjadi karena penurunan pH lateks. Selamaini penggumpalan lateks banyak dilakukan denganpenambahan asam format.

Tabel 5. Standar Mutu Lateks PekatNo Uraian Lateks

pusingan(CentrifugedLatex)

Lateks dadih(CreamedLatex)

1.

Jumlahpadatan (totalsolid)minimum

61,5 % 64,0 %

2.Kadar karetkering (KKK)minimum

60,0 % 62,0 %

3.Perbedaanangka butir 1dan 2

2,0 % 2,0 %

4.

KadarAmoniak(berdasarjumlah airyang terdapatdalam latekspekatmininum)

1,6 % 1,6 %

5.

Viskositasmaksimumpada suhu 25-oC

50centipois

es

50centipoises

6.

Endapan(sludge) dariberat basahmaksimum

0,10 % 0,10 %

7.

Kadarkoagulum darijumlahmaksimum

0,08 % 0,08 %

8.

BilanganKOH(KOHnumber)

0,80 0,80

9.

Kemantapanmekanis(mechanicalstability)minimum

475 detik 475 detik

10.

Persentasekadar tembagadari padatanmaksimum

0,001 % 0,001 %

F.Ali, et al.

11.

Persentasekadar mangandari padatanmaksimum 0,001 % 0,001 %

12.

Warna Tidakbiru,tidak

kelabu

Tidak biru,tidak kelabu

13.

Bau setelahdinetralkandengan borat

Tidakboleh

berbaubusuk

Tidak bolehberbaubusuk

Sumber : Thio Goan Loo, 1980 (Tim penulis, 2008)

METODE PENELITIAN

Penelitian dilaksanakan di laboratorium BalaiRiset dan Standardisasi Industri Km 9, Palembang.Alat yang digunakan adalah Gelas ukur, Bekergelas , Aluminium foil, Timbangan digital,Oven, Pipet tetes, Kain saring, Corong, pH meter.Sedangkan bahan yang digunakan adalah Latekskebun, Ekstrak bunga rosella (tanpa biji danberbiji), Asam klorida, Natrium hidroksida, Air.

Prosedur PenelitianPada tahap awal, bunga rosella yang

digunakan terdiri dari dua jenis, yaitu kelopakbunga rosella (tidak berbiji) dan bunga rosellaberbiji. Lalu kedua jenis bunga rosella tersebutdihaluskan dan dibuat menjadi fase cair menjadiberbagai volume. Selanjutnya dicampurkan padalateks dengan volume yang constan yaitu (2; 4; 6;8; 10) ml dan dibiarkan selama 24 jam.

Selanjutnya adalah menimbang berat karetyang dihasilkan dari berbagai variasi volumekelopak bunga rosella. Selain itu dengan mengaturvariabel waktu dan volume lateks pada perlakuan,dapat diketahui waktu kontak optimum untuk karetyang dihasilkan. Waktu kontak yang digunakanyaitu (5; 10; 15; 20) jam.

Dan untuk menentukan pH optimum darikelopak bunga rosella terhadap berat karet yangdihasilkan, dapat diperoleh dengan memvariasikanpH kelopak bunga rosella yaitu pH 2,3; 2,5; 3,0;4,0. Masing – masing perlakuan ini dilakukansebanyak dua kali.


Hasil berat karet dari pengaruh volumeoptimum antara ekstrak bunga rosella dengan lateksditunjukkan pada tabel 5 dan 6. Perlakuandilakukan sebanyak dua kali pada masing – masingekstrak kelopak rosella (tanpa biji) maupun yang

berbiji untuk memperoleh rata – rata berat karetakhir.

Gambar 2. Hubungan antara volume ekstrakbunga rosella dan berat karet akhirdengan variasi ekstrak kelopak bungarosella (tanpa biji) dan bunga rosellaberbiji.

Gambar 2 menunjukkan hubungan antaraberat karet akhir dengan variasi volume ekstrakrosella. Variasi volume ekstrak bunga rosella yangdigunakan adalah 2 ml, 4 ml, 6 ml, 8 ml, dan 10 ml.Berat karet akhir dihitung setelah dilakukanpenelitian sebanyak 2 kali. Gambar 2 menunjukkandua garis dengan warna biru dan merah. Garis yangberwarna biru mewakili ekstrak kelopak rosella(tanpa biji) sedangkan garis yang berwarna merahmewakili ekstrak bunga rosella berbiji. Masing-masing variabel mendapatkan perlakuan yang samadan didiamkan selama 24 jam.

Dari kelima variasi ekstrak volume bungarosella, berat karet akhir yang paling tinggi adalahpada volume ekstrak bunga rosella 10 ml. Hal iniberlaku untuk kedua variabel ekstrak kelopakrosella (tanpa biji) dan berbiji. Ekstrak bungarosella yang berperan sebagai koagulan bereaksidengan air, lalu partikel – partikel terdispersi akanlebih mudah bergabung membentuk agrerat yanglebih besar yang menyebabkan lateks menggumpal.

Kandungan asam pada kelopak rosella yangdominan merupakan asam aspartat, asam sitrat danasam maleat. Sedangkan pada biji rosella,kandungan asam yang dominan merupakan asampalmitat, asam oleat, dan asam linoleat. Asam –asam ini merupakan turunan asam karboksilat yangmampu memecah ketahanan lateks karet dan dapatmengikat air.

Dari hasil penelitian, semua berat akhir karetdengan variasi ekstrak kelopak rosella (tanpa biji)lebih tinggi dibandingkan bunga rosella berbiji.Volume optimum untuk proses penggumpalanlateks yaitu 10 ml. Dan presentasi berat karet akhirekstrak kelopak rosella (tanpa biji) sebesar 63 %dan ekstrak bunga rosella berbiji sebesar 53,08 %.

Hasil berat karet dari pengaruh variasi waktukontak antara ekstrak bunga rosella dengan lateksyang ditunjukkan pada tabel 7 dan 8, serta gambar3. Perlakuan dilakukan sebanyak dua kali untuk


5

memperoleh rata – rata berat karet akhir.

Gambar 3. Hubungan antara waktukontak ekstrak bunga rosella dan berat karetakhir dengan variasi ekstrak kelopak bungarosella (tanpa biji) dan bunga rosella berbiji.

Gambar 3 menunjukkan hubungan antaraberat karet akhir dengan variasi waktu kontakantara lateks dengan ekstrak bunga rosellasebanyak 10 ml. Berat karet akhir dihitung setelahdilakukan penelitian sebanyak 2 kali. Pada gambar3 terdapat dua garis dengan warna biru dan merah.Garis yang berwarna biru mewakili ekstrak kelopakrosella (tanpa biji) sedangkan garis yang berwarnamerah mewakili ekstrak bunga rosella berbiji.

Variasi waktu kontak yang digunakan padapenelitian koagulasi lateks yaitu 5 jam, 10 jam, 15jam, 20 jam dan 24 jam. Pada penelitiansebelumnya telah diketahui bahwa volumeoptimum untuk menghasilkan berat karet akhirpaling tinggi adalah 10 ml. Maka untuk mengetahuiwaktu kontak optimum penggumpalan lateks,volume ekstrak bunga rosella yang digunakanadalah sebanyak 10 ml.

Berdasarkan data hasil penelitian,peningkatan berat karet akhir sebanding dengansemakin lama waktu kontak antara lateks danekstrak bunga rosella. Hal ini berlaku untuk keduavariabel ekstrak kelopak rosella (tanpa biji) danbunga rosella berbiji. Ketika ekstrak bunga roselladicampurkan kedalam lateks, proses koagulasilateks dengan penambahan ekstrak kelopak rosella(tanpa biji) lebih cepat dibandingkan ekstrakkelopak rosella dan biji.

Asam aspartat, asam sitrat, dan asam malatpada kelopak rosella merupakan faktor yangmempengaruhi peningkatan berat karet akhir sertawaktu koagulasi lateks. Ketiga asam tersebutmemiliki gugus karboksilat (–COOH) yang lebihbanyak daripada gugus karboksilat yang terdapatpada asam palmitat, asam oleat, maupun asamlinoleat yang terkandung pada biji rosella.Meskipun persentase kandungan asam lemak padabiji rosella lebih tinggi daripada kelopak rosella,namun gugus karboksilat yang lebih banyak padakandungan asam kelopak rosella menyebabkankekuatan asam ini lebih besar untukmenggumpalkan lateks.

Dari hasil penelitian, semua berat karet akhir

dengan variasi waktu kontak antara lateks danekstrak kelopak rosella (tanpa biji) lebih tinggidibandingkan bunga rosella berbiji. Waktuoptimum pemecahan emulsi lateks yaitu 24 jamdengan presentasi berat karet akhir ekstrak kelopakrosella (tanpa biji) 63 % dan ekstrak bunga rosellaberbiji 53,08 %.

Pengaruh pH Optimum antara Ekstrak Kelopakdan Biji Bunga Rosella dengan Lateks terhadapPemecahan Emulsi Lateks Karet.

Hasil berat karet dari pengaruh variasi pHantara ekstrak kelopak bunga (tanpa biji) danberbiji dengan lateks ditunjukkan pada tabel 9 dan10, serta digambarkan pula penjelasan dalambentuk grafik pada gambar 4. Perlakuan dilakukansebanyak dua kali pada masing – masing ekstrakkelopak rosella (tanpa biji) maupun yang berbijiuntuk memperoleh rata – rata berat karet akhir.

Gambar 4. Hubungan antara pH ekstrak rosella danberat akhir dengan variasi ekstrak kelopak rosella

(tanpa biji) dan bunga rosella berbiji.

Gambar 4 menunjukkan hubungan antaraberat karet akhir dengan variasi pH antara lateksdengan ekstrak bunga rosella. Gambar 4menunjukkan dua garis dengan warna biru danmerah. Garis yang berwarna biru mewakili ekstrakkelopak rosella (tanpa biji) sedangkan garis yangberwarna merah mewakili ekstrak bunga rosellaberbiji.

Ekstrak kelopak rosella (tanpa biji) memilikipH awal 2,3 dan ekstrak bunga rosella berbijimemiliki pH awal 2,7. Untuk meningkatkan nilaipH menjadi lebih asam maupun basa, kedua ekstrakbunga rosella ditambahkan Asam Klorida (HCl)dan Natrium Hidroksida (NaOH) hinggamenunjukkan nilai pH yang sesuai untukdigunakan.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan duakali, berat karet akhir semakin meningkat dengannilai pH ekstrak bunga rosella yang semakinrendah. Hal ini berlaku untuk kedua variabelekstrak kelopak rosella (tanpa biji) dan bungarosella berbiji.

Lateks yang dicampurkan dengan bungarosella mempunyai kandungan protein yangbermuatan negatif. Protein berfungsi sebagai

F.Ali, et al.

lapisan pelindung lateks. Pada ekstrak kelopakrosella (tanpa biji) dan bunga rosella berbijiterdapat kandungan asam amino dan asam lemakyang merupakan turunan asam karboksilat. Ketikalateks ditambahkan dengan asam akan terjadipenurunan pH sampai titik isoelektrik sehinggapartikel karet menjadi tidak bermuatan.

Pencampuran antara lateks dan ekstrakkelopak rosella (tanpa biji) maupun berbijimenyebabkan ion H+ dari asam tersebut akanbertemu dengan ion negatif dari protein sehinggamenetralkan muatan negatif penyelubung partikelkaret. Partikel – partikel koloid menjadi tidak stabildan struktur protein pada lateks akan tergangguakibat terjadinya tumbukan antara muatan positifasam dan negatif protein. Struktur protein yangtidak stabil menyebabkan emulsi pecah. Padakondisi ini semua emulgator telah pecah dan akanterbentuk karet.

Dari hasil penelitian, berat akhir karet denganvariasi pH antara lateks dan ekstrak kelopak rosella(tanpa biji) lebih tinggi dibandingkan bunga rosellaberbiji. Maka diperoleh pH optimum 2,3 denganpresentase berat karet akhir ekstrak kelopak rosella(tanpa biji) 63,02 % dan ekstrak bunga rosellaberbiji 57,30 %.

Perbandingan hasil koagulasi ekstrak roselladengan asam formiat dan asam asetat

Parameter KoagulanEkstrakRosella

Asam Formiatdan AsamAsetat

Sifat KoagulanBau Seperti

dedaunansegar

Tajammenyengat

Pengaruhterhadap tubuh

Tidakberpengaruh / tidakberbahaya

Iritasi padahidung,tenggorokan,dapatmembakarkulit

Warna Merah Tidakberwarna

pH 2,3 4,7 dan 3,0Kondisi PenggumpalanBau gumpalan Seperti

tumbuhankering

Asam

KecepatanPenggumpalan

< 15 menit 22 menit

Warna gumpalan Cokelat PutihWarna serum Cokelat Putih jernih

KESIMPULAN

1. Pemanfaatan ekstrak bunga rosella sebagaikoagulan untuk penggumpalan lateks.

2. Volume optimum ekstrak kelopak rosella(tanpa biji) dan berbiji adalah:a. Pada volume ekstrak kelopak rosella

(tanpa biji) 10 ml, berat karet akhir yangdihasilkan 63 (%wt).

b. Pada volume ekstrak bunga rosella berbiji10 ml, berat karet akhir yang dihasilkan53,08 (%wt).

3. Waktu kontak optimum ekstrak kelopakrosella (tanpa biji) dan berbiji adalah:a. Pada waktu kontak ekstrak kelopak rosella

(tanpa biji) 24 jam dengan volume 10 ml,berat karet akhir yang dihasilkan 63(%wt).

b. Pada waktu kontak ekstrak bunga rosellaberbiji 24 jam dengan volume 10 ml, beratkaret akhir yang dihasilkan 53,08 (%wt).

4. pH optimum ekstrak kelopak rosella (tanpabiji) dan berbiji adalah:a. Nilai pH optimum ekstrak kelopak rosella

(tanpa biji) adalah 2,3; berat karet akhiryang dihasilkan 63,02 (%wt).

b. Nilai pH optimum ekstrak bunga rosellaberbiji adalah 2,3; berat karet akhir yangdihasilkan 57,30 (%wt).

DAFTAR PUSTAKA

Abedednego, J. G. 1980. ”Pengetahuan Lateks”.Direktorat Standarisasi, Normalisasi danPengendalian Mutu, DepartemenPerdagangan Mutu, DepartemenPerdagangan dan Koperasi, Sembawa.

Aminah, Siti. 2010. “Kadar Vitamin c, Mutu Fisik,pH dan Mutu Organoleptik Sirup Rosella(Hibiscus Sabdariffa, L) Berdasarkan CaraEkstraksi”. Jurnal Pangan dan Gizi, (3) : 45-49.

Anonim. 2006. ”Hibiscus sabdariffa L”(http://www.floridata.com, diakses padatanggal 10 November 2013)

Anonim. 2006. ”Hibiscus sabdariffa L”(http://www.bort.purdue.edu, diakses padatanggal 10 November 2013)

Anonim. 2006. ”Market survey Hibiscus sabdariffaL” (http://www.raise.org, diakses padatanggal 10 November 2013)

Astawan, M. dan Andreas L. K. 2008. “KhasiatWarna-Warni Makanan”. GramediaPustaka Utama, Jakarta.

Budiman. 1992. “Karet”. Universitas SumateraUtara Fakultas Matematika dan IlmuPengetahuan Alam, Medan.

DeMan, J. M. 1997. ”Kimia Makanan”. ITB,Bandung.


7

Ghosh, Premamoy. 2002. “Polimer Science andTechnology”. Calcutta University, Kalkuta.

Goan. Thio. 1980. “Standard Mutu Lateks Pekat”.Kanisius, Yogyakarta.

Goutara, B. Djatmiko, dan W. Tjiptadi. 1985.“Dasar Pengolahan Karet”. Agroindustri,Press, Jurusan Teknologi Industri Pertanian,Fakultas Teknologi Pertanian, InstitutPertanian Bogor, Bogor.

Hidayat, S. 2008. ”Khasiat Herbal BerdasarkanWarna, Bentuk, Rasa, Aroma dan Sifat”. PTGramedia, Jakarta.

Mardiah, Arifah R., Reji W.A., dan Sawarni., 2005.“Budidaya dan Pengolahan Rosela Si MerahSegudang Manfaat”. PT AgromediaPustaka, Jakarta.

Maryani, H. dan L. Kristiana. 2005. “Khasiat danManfaat Rosella”. Agromedia Pustaka,Jakarta.

Muchtadi, T. R dan Sugiyono. 1992. “IlmuPengetahuan Bahan Pangan”. IPB, Bogor.

Suwardin, Didin dkk. 2007. “Laporan PenelitianKoagulasi Lateks”. Balai Penelitian,Sumbawa.

Seminar Nasional Added Value of Energy Resources ( AVoER) Ke-6Kamis, 30 Oktober 2014 di Kota Palembang, Indonesia

PENGARUH LAJU ALIR UMPAN ULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASIREVERSE OSMOSIS PADA PENGOLAHAN AIR ASAM TAMBANG SINTETIK

MENGGUNAKAN ADSORBEN ABU TERBANG BATUBARA

Hasanah Oktavia Pane, Sondang Purnama Sari, Subriyer Nasir*,1 Laboratorium Teknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang

2Jurusan Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Penelitian ini memanfaatkan fly-ash batubara sebagai adsorben yang dikombinasikan dengan sand filter,ultrafiltrasi, dan reverse osmosis untuk pengolahan air asam tambang sintetik. Sand filter dan adsorben fly-ashdigunakan sebagai pretreatment sebelum umpan memasuki membran. Variabel penelitian adalah pH air asam tambangsintetik, laju alir umpan pada ultrafiltrasi, dan tekanan operasi pada sistem reverse osmosis. Eskperimen dilakukanselama satu jam dan setiap 15 menit dilakukan analisis produk meliputi TDS, EC dan pH. Parameter utama dalampenelitian ini adalah fluks permeat dan persentase perolehan air (WRP). Hasil yang diperoleh memerlihatkan bahwafluks permeat dan WRP terbesar diperoleh pada tekanan operasi sistem RO sebesar 3,4 kg/cm2 yaitu 4,06 L/menit dan10,8%.

Kata Kunci: Air asam tambang sintetik, fly ash, reverse osmosis, sand fIlter, ultrafiltrasi

ABSTRACT: This research utilizes coal fly-ash as an adsorbent in combination with sand filters, ultrafiltration, andreverse osmosis for synthetic acid mine drainage treatment. Sand filters and adsorbent fly-ash is used as a pretreatmentbefore the feed enters the membrane system. The variable used is synthetic acid mine water pH, feed flow rate ofultrafiltration, and the operating pressure of reverse osmosis system. Experiments were carried out for one hour.Permeate analysis include Total Dissolve Solid (TDS), Electrical Conductiviy (EC), and pH were performed every 15minutes. The main parameters in this study were the permeate flux and water recovery percentage (WRP). The resultsshowed that higher permeate flux and WRP obtained at operating pressure of 3.4 kg/cm2 as 4.06 L/min and 10.8%respectively.

Keywords: synthetic acid mine drainage, fly ash, water recovery percentage, ultrafiltration, reverse osmosis, sand fIlter

PENDAHULUAN

Air asam tambang (AAT) perlu diolah dengan baikagar tidak menimbulkan pencemaran terhadap badan airdan lingkungan sekitarnya. Pengolahan atau penangananAAT yang ada saat ini adalah pengolahan secarakonvensional yang kurang efektif dan efisien karenamemerlukan penambahan zat kimia seperti lime ataulimestone sehingga diperlukan teknologi untukmeminimalkan kandungan logam berat, jumlah padatanterlarut (TDS) dan Electrical Conductivity (EC), sertakenaikkan derajat keasaman (pH). Metode inimembutuhkan waktu yang lama, luas area yang besar,dan bahan kimia dalam kuantitas yang besar dalampengolahannya (Nasir, et al 2013).

Disisi lain, limbah padat yang berasal dari prosespembakaran batubara seperti di PLTU berupa abuterbang batubara yang sering dianggap sebagai masalahbagi lingkungan. Dalam penelitian ini dicobapemanfaatannya sebagai adsorben pada pengolahanAAT. Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini

adalah memanfaatkan fly-ash yang berasal dari prosespembakaran batubara di PLTU denganmenggabungkannya sebagai pretreatment padapengolahan AAT sintetik dengan sand filter, ultrafiltrasi,dan reverse osmosis. Pengetahuan tentang performansiperalatan ditinjau dari hasil pengolahan dapat digunakandalam merancang unit pengolahan AAT yang merupakanalternatif terhadap pengolahan AAT yang digunakanselama ini khususnya pada industri pertambanganbatubara.

TINJAUAN PUSTAKA

Air Asam TambangAAT merupakan air yang bersifat asam, dengan pH

yang rendah (1-5) dan merupakan hasil oksidasi mineralsulfida yang terpapar di udara karena adanya oksigendan air sehingga menghasilkan drainase yangmengandung ion sulfat dalam konsentrasi yang tinggisehingga sangat asam. Tingkat keasaman, dankomposisi mineral dan konsentrasi tergantung padajenis dan jumlah mineral sulfida (pirit) dan keberadaan

H.Pane, et al.

senyawa alkali di lokasi. Tingkat oksidasi pirittergantung pada seperti bentuk dan luas permukaan pirityang reaktif, konsentrasi oksigen di sekitar, pH larutan,lamanya waktu dan adanya bakteri pengubah sulfurseperti jenis Thiobacillus (Skousen, 1998)

Pembentukan AAT dapat terjadi secara kimia danbiologis. Secara kimia, terbentuknya AAT yaitu adanyareaksi pembentukan ion H+ yang merupakan ionpembentuk asam akibat oksidasi mineral-mineral sulfidayang bereaksi dengan air, kemudian oksidasi dari Fe2+,hidrolisis Fe3+ serta pengendapan logam besi hidroksida.

FeS2 + 7/2 O2+ H2O Fe2+ + 2 SO42- + 2 H+ (1)

Fe2+ + ¼ O2 + H+ Fe3+ + ½ H2O (2)Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3- + 3H+ (3)FeS2 + 15/4 O2 + 7/2 H2O 2 H2SO4 + Fe(OH)3

- (4)

Secara biologi, AAT terbentuk akibat adanya bakteri-bakteri tertentu yang dapat mempercepat proses darioksida mineral-mineral sulfida dan oksidasi-oksidasibesi serta memperoleh energy hasil pelepasan energi dariproses oksidasi. Bakteri tersebut termasuk dalamkelompok strick aerobes, genus trobhasillus, spesiesthiobasillus ferroxidans (kadang-kadang dijumpaiFerrobacillus ferroxidans).

Terbentuknya AAT ditandai oleh nilai pH yangrendah, konsentrasi logam eperti besi, aluminium,mangan terlarut dan konsentrasi ion sulfat yang tinggidan konsentrasi oksigen terlarut yang rendah.

Air Asam Tambang SintetikAir asam tambang sintetik dalam penelitian ini

merupakan AAT yang memiliki persentase komposisilogam berat seperti besi, mangan, aluminium dansebagainya yang dikondisikan sama dengan AAT yangberasal dari areal penambangan batubara.

Sand FilterSand filter merupakan filter yang digunakan

sebagai saringan yang menahan zat padat tersuspensipada media filter. Pada saringan ini digunakankombinasi dari beberapa media filter seperti pasir silikadan karbon aktif.

Fly- AshFly-ash batubara terdiri dari butiran halus yang

umumnya berbentuk bola padat atau berongga (Nasir, S.2011). Fly-ash merupakan material yang sangat halusyang mengandung berbagai senyawa kimia seperti silika(SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan kalsiumoksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lainyaitu magnesium oksida (MgO), titanium oksida (TiO2),alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida (SO3) dankarbon.

MembranMembran merupakan suatu lapisan tipis yang bersifat

semipermeable yang dapat memisahkan dua fasa karenaadanya gaya dorong berupa perbedaan tekanan (ΔP),temperatur, konsentrasi atau potensial listrik. Membran

yang semipermeabel hanya mampu melewati suatu spesikimia tertentu sedangkan spesi kimia yang lainnya akantertahan. Fenomena ini dapat terjadi karena adanyaperbedaan sifat kimia atau fisika antara membran danlarutan, seperti perbedaan ukuran (Mulder, 1996).

Prinsip proses pemisahan menggunakan membranmerupakan proses pemisahan antara pelarut dengan zatterlarut. Zat terlarut yang tertahan oleh membran disebutkonsentrat (retentat) sedangkan pelarut yang lolosmelalui membran dinamakan permeat. Dinamakanpermeat karena larutan tersebut dipermeasikan melaluimembran, sedangkan konsentrat mengandung sejumlahkontaminan dalam konsentrasi tertentu yang ditolak olehmembran.

Kinerja atau efisiensi perpindahan massa di dalammembran ditentukan oleh dua parameter yaitu:a) Permeabilitas

Permeabilitas sering disebut sebagai kecepatanpermeat atau fluks yaitu ukuran kecepataan suatu spesimelewati membran persatuan luas dan waktu dengangradient tekanan sebagai gaya dorong. Permeabilitasdipengaruhi oleh jumlah dan ukuran pori, interaksiantara membran dan larutan umpan, viskositas larutan,serta tekanan dari luar. Secara umum fluks dapatdirumuskan sebagai berikut (Mulder, 1996):= . (5)

dengan J adalah fluks (L/m2.jam); V adalah volumepermeat (Liter); A adalah luas permukaan membran(m2); dan t adalah waktu (jam)

b) SelektifitasSelektifitas membran dapat digambarkan sebagai

koefisien rejeksi yaitu ukuran kemampuan membrandalam menahan suatu partikel. Faktor yangmempengaruhi selektifitas membran adalah besarnyaukuran partikel yang akan melewatinya, interaksi antaramembran, larutan umpan dan ukuran pori. Koefisienrejeksi dapat dinyatakan seperti persamaan 6. (Mulder,1996):

R = = 1 - (6)

dengan R adalah koefisien rejeksi, Cp adalah konsentrasizat terlarut dalam permeat, Cf adalah konsentrasi zatterlarut dalam feed.

UltrafiltrasiMembran ultrafiltrasi merupakan suatu membran

berpori dimana rejeksi zat terlarut dipengaruhi olehukuran dan berat zat terlarut relatif terhadap ukuran porimembran (Mulder, 1996). Membran ini memilikistruktur membran asimetrik dengan lapisan atasmemiliki ukuran pori yang lebih kecil dan porositaspermukaan lebih rendah dibandingkan dengan lapisanbagian bawah. Membran asimetrik memiliki tingkatselektivitas yang tinggi karena lapisan atas membran

Pengaruh Laju Alir Umpan UF dan Tekanan Operasi RO Pada Pengolahan Air Asam Tambang Sintetik

lebih rapat dan memiliki kecepatan permeasi yang tinggikarena membrannya tipis (Mulder, 1996).

Membran ultrafiltrasi memiliki ukuran pori berkisar10-1000 Å atau sekitar 103-106 MWCO. Karakteristikmembran ultrafiltrasi umumnya dinyatakan dalamMolecular Weight Cut Off (MWCO), atau berat molekulsuatu zat (biasanya protein) yang 90%nya ditolak olehmembran. Membran ultrafiltrasi dapat memisahkanbahan berukuran lebih dari 0,005 µm atau partikel yangmemiliki berat molekul lebih dari 1000 Da. Tekananyang diperlukan relatif rendah yaitu sekitar 1-10 bar.Fluks melalui membran ultrafiltrasi dapat digambarkandengan cara yang sama seperti mikrofiltrasi, yangberbanding lurus dengan tekanan yang digunakan, yaitu(Mulder,1996).

J= K ∆P (7)

dimana (K) Konstanta permeabilitas.

Reverse OsmosisMembrane reverse osmosis adalah membran yang

paling rapat dalam proses pemisahan cair-cair. Membranosmosis akan menghilangkan kotoran dan partikel besardari 0.0001 μm. Pada prinsipnya air adalah satu-satunyamaterial yang dapat melewati membran sehinggamembran ini dapat merejeksi partikel dengan beratmolekul tinggi dan rendah.

Osmosis merupakan proses dimana pelarut pindahdari larutan berkonsentrasi rendah menuju larutanberkonsentrasi tinggi. Untuk mendapatkan prosesReverse Osmosis (RO), diperlukan adanya peningkatantekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadimelebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer.Tekanan Osmosis merupakan sifat koligatif, yang berartibahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut,dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.

Pada peristiwa reverse osmosis, pada sisi larutandengan konsentrasi tinggi diberikan tekanan untukmendorong molekul air melewati membran. Prosespemisahan ini akan memisahkan zat terlarut pada suatusisi membran dan pelarut murni disisi yang lain. Reverseosmosis digunakan ketika zat terlarut dengan beratmolekul rendah seperti garam anorganik atau molekulorganik kecil seperti glukosa dan sukrosa dipisahkan daripelarut. Akibatnya, diperlukan membran denganresistensi hidrodinamik yang lebih tinggi. Molekul zatterlarut yang rendah akan lewat dengan bebas melaluiultrafiltrasi (Mulder,1996).

Aliran air yang efektif dapat diwakili oleh persamaan(8) jika diasumsikan bahwa tidak ada zat terlarutmenembus melalui membran

Jw = A (ΔP-Δπ) (8)

Fluks berbanding terbalik terhadap ketebalanmembran dan untuk alasan ini membran osmosis balikyang paling memiliki struktur asimetris dengan toplayerpadat dan tipis (ketebalan <1μm) didukung oleh sublayerberpori (ketebalan = 50-150 μm), rejeksi terhadap

dipengaruhi oleh toplayer padat. Kinerja sistem reverseosmosis dipengaruhi beberapa faktor antara lain kondisiumpan, sistem pretreatment dan tekanan operasi. Sistempretreatment yang tidak optimal dapat menyebabkankemungkinan fouling menjadi lebih cepat sehinggamendgradasi fluks permeat dan bahkan dapat bersifatdestruktif pada sistem membran dan menurunkan umur(life time) membran (Nasir, 2007).


Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalahperangkat Sandfilter, filter adsorben, Ultrafiltrasi, danReverse Osmosis yang ditempatkan pada LaboratoriumTeknik Pemisahan, Jurusan Teknik Kimia UniversitasSriwijaya. Sampel yang digunakan berupa air asamtambang PT BA dan AAT sintetik dengan pH yangbervariasi dengan kapasitas 550 L yang ditempatkan diTank I dengan kapasitas 550L.Waktu operasi yangdigunakan selama 1 jam, dengan rentang pengambilansampel selama 15 menit. Rangkaian peralatan yangdigunakan dalam penelitian ini ditampilkan padaGambar (3) dibawah ini.

Gambar 3. Rangkaian alat penelitian

AAT dari Tank I dialirkan dengan menggunakanpompa menuju Sand Filter (SF) untuk menyaringimpuritis yang terkandung dalam umpan. Mediapenyaring yang digunakan dalam sand filter berupasilika, manganis, ferrolite, dan karbon aktif. Aliranproses filtrasi pada sand filter terjadi dari atas ke bawah,sehingga partikel-partikel tersuspensi dapat tertahan olehmedia yang ada di dalam sand filter. Setelah melewatisand filter air dialirkan ke sistem catridge filter denganadsorben fly ash (a,b,c), air hasil yang diperolehditampung di Tank II. Sampel dari catridge filter akanditampung setiap rentang waktu 15 menit untuk dianalisapH, EC, dan TDS.

Air hasil yang ditampung di Tank II, kemudiandipompakan dengan high pressure pump menujuultrafiltrasi. Disini laju alir permeat dikontrol denganmengatur laju alir dari valve (V-3).

Laju alir permeat dan laju alir konsentrat akanterbaca pada masing-masing flowmeter. Permeat yangdihasilkan dari ultrafiltrasi akan ditampung di Tank III,sedangkan konsentratnya akan kembali ke Tank II. Hasilyang ditampung di Tank III akan diambil sampel selama

H.Pane, et al.

interval waktu 15 menit selama satu jam untuk dianalisapH, EC, dan TDS.

Permeat dari ultrafiltrasi dipompakan menggunakanpompa (P-3), menuju reverse osmosis. Laju alir permeatdikontrol dengan mengatur debit dari valve (V-5),sedangkan laju alir retentate dikontrol dengan mengaturvalve (V-6). Laju alir hasil dan laju alir buang akanterbaca pada masing-masing flowmeter.Permeat yang dihasilkan dari reverse osmosis akanditampung di tank IV, sedangkan konsentratnya akankembali ke tank III. Permeat hasil yang ditampung ditank IV akan diambil sampel dengan rentang waktu 15menit selama satu jam untuk dianalisa pH, EC, dan TDSserta dihitung fluks permeat dan besarnya waterrecovery percentage (WRP) yang dihasilkan.


Parameter analisa pada penelitian ini berupa derajatkeasaman (pH), Total Dissolved Solid (TDS) danElectrical Conductivity (EC).

Tabel 1. Komposisi Sampel AATNo Parameter Satuan Nilai Standar

Air Gol.IKepmenLH No113/2003

1. Kekeruhan(turbidity)

NTU 35,3 - -

2. TDS mg/L 1650 1000 -

3. TSS mg/L 14,2 50 400

4. pH - 3,93 6-9 6-9

5. Besi mg/L 0,808 0.3 7

6. Mangan mg/L 10,35 0,1 4

7. Sulfat mg/L 1340,9 400 -8. Aluminium mg/L 1,603 - -

Tabel 1 menampilkan persentase rejeksi TDS dan ECterhadap fungsi waktu dengan pH AAT sintetik yangbervariasi (2,4; 3,74; dan 3,9).Tabel 2. Pengaruh waktu operasi terhadap persentaserejeksi TDS dan EC pada sand filter.

Tabel 3. Pengaruh waktu operasi terhadap persentaserejeksi TDS dan EC pada ultrafiltrasi

Tabel 4. Pengaruh waktu operasi terhadap persentaserejeksi TDS dan EC pada membran reverse osmosis.

Tabel 5. Persentase peningkatan pH pada sand filter,ultrafiltrasi dan reverse osmosis

Keterangan :1 = AAT Sintetik (pH = 3,9 ; TDS = 92 ppm ; dan EC = 190,4 μs/cm).2 = AAT Sintetik (pH = 3,74 ; TDS = 94 ppm ; dan EC = 196 μs/cm).3 = AAT Sintetik (pH = 2,4 ; TDS = 521 ppm ; dan EC = 1126 μs/cm).


Pada tabel 2 diatas terlihat TDS dan EC mengalamipenurunan yang tidak stabil, sehingga persentase rejeksiyang diperoleh tidak begitu besar.

Penurunan TDS dan EC tidak stabil, diduga akan tigahal yaitu kerja dari adsorben fly ash pada housing filtertidak maksimal, adanya penumpukkan atau terakumulasiimpuritis pada permukaan dari media dalam sand filtermaupun adsorben pada housing filter dan penutupan daricatridge dalam housing tidak rapat, sehingga adsorbenfly ash terikut oleh AAT sintetik.

Pada tabel 2 terlihat bahwa (1) dan (2) memilikipersentase rejeksi EC yang lebih besar dibandingkanpersentase rejeksi TDS-nya yaitu 14,22% dan 18,47%,sedangkan (3) memiliki persentase rejeksi TDS lebihbesar dibandingkan EC-nya yaitu sebesar 29,85%.

Pada tabel 3 menampilkan persentase rejeksi TDSdan EC dengan pH AAT sintetik dan laju alir umpanyang berbeda pada ultrafiltrasi. Pada tabel tersebutterlihat semakin besar laju alir umpan maka TDS dan ECpermeat mengalami kenaikkan.

Persentase rejeksi pada tabel tersebut dibawahpersentase rejeksi normal (90%) bahkan bernilai minus.Terlihat pada (3) memiliki persentase rejeksi TDS danEC terendah (minus) yaitu -26,03% dan -26,91%.Persentase rejeksi bernilai negatif, karena konsentrasidari zat terlarut yang ingin diserap (TDS, ion logam,protein dan impuritis lainnya) pada permeat lebih tinggidaripada di umpan.

Besarnya permeat (hasil) TDS maupun EC lebihbesar diduga karena besarnya particle size dari dissolvedsolids, ion-ion logam, protein globular dan impuritislainnya yang terkandung sangat besar dibandingkanMolecular Weight Cut Off (MWCO) membran, dankekuatan ion- ion logam, sehingga kemampuan dankinerja membran dalam menahan suatu spesi berkurangserta adanya konsentrasi dissolved solid dan ion-ionlogam yang menempel pada dinding membran yangkemudian mampu lolos dengan besarnya laju alir umpanyang diberikan.

Pada Tabel 4 diatas menampilkan pengaruh waktuoperasi terhadap persentase rejeksi TDS dan EC padamembran reverse osmosis dengan tekanan operasireverse osmosis dan laju alir umpan pada ultrafiltrasiberbeda.

Pada tabel 4 tersebut terlihat peningkatan tekananoperasi reverse osmosis dan laju alir umpan padaultrafiltrasi menyebabkan nilai TDS dan EC mengalamipenurunan. Dibuktikan dengan nilai persentase rejeksiTDS dan EC seperti pada tekanan operasi (1) sebesar 0,8kg/cm2 dengan laju alir (L/menit) 2,5; 3,5; dan 4,5 yaitu98,7%, 99,1%, dan 99,4%.

Hal ini disebabkan karena membran reverse osmosismemiliki ukuran pori yang sangat kecil yaitu 0,0001μm.Dengan ukuran pori-pori yang sangat kecil dan rapatmaka diperlukan tekanan air umpan (tekanan operasi)dan laju alir umpan yang besar agar mampumemisahkan partikel dengan ukuran molekular (spesi)dalam suatu larutan.

Tekanan dorong (tekanan operasi) menyebabkanmolekul zat terlarut, dan pelarut menyerap melaluimembran, sedangkan molekul atau partikel lain tertahanoleh membran.

Pada Tabel 5 terlihat persentase peningkatan pHmenunjukkan hasil yang cukup baik bila dilihat darikualitas permeat yang dihasilkan dari sifat kimia yaitunilai derajat keasaman (pH). Pada Tabel diatas diperolehpersentase peningkatan pH terbesar pada sand filter (2)sebesar 12,3%, pada ultrafiltrasi (3) dengan laju alir 3,5dan 4,5 L/menit sebesar 5,70%, dan pada reverseosmosis (3) dengan laju alir 3,5 L/menit dan tekananoperasi reverse osmosis 2,2kg/cm2 sebesar 91,96%.

Persentase peningkatan pH tidak begitu besar padasand filter. Hal ini karena, hanya adsorben fly ash yangbersifat basa pada housing (catridge) filter saja yangberperan penting dalam meningkatkan nilai pH,sedangkan media dalam sand filter tidak mempengaruhikenaikkan pH, namun berperan dalam menurunkan TDS,EC dan menjernihkan AAT sintetik.

Persentase peningkatan pH pada ultrafiltrasi jugatidak begitu besar, hal ini disebabkan karena ion-ionlogam pada umpan yang masuk kedalam membran lebihdominan bersifat anion, maka kation pada membranyang akan mengikatnya sehingga nilai pH menjadirendah. Persentase peningkatan pH pada reverse osmosisbesar, terlihat dari nilai pH yang stabil.

Pada gambar 5 menunjukkan fluks permeat terbesarterletak pada tekanan operasi 3,4 kg/cm2 (terbesar) baikuntuk laju alir 2,5; 3,5; dan 4,5 L/menit pada setiapvariasi pH AAT sintetik yaitu sebesar 4,06 L/jam.m2. Inimembuktikan bahwa tekanan operasi sangatmempengaruhi besarnya fluks permeat yang diperoleh,seperti yang dijelaskan pada persamaan (8). Padapersamaan tersebut, kenaikkan tekanan operasi akanmenyebabkan naiknya perbedaan tekanan pada dua sisimembran (ΔP) dan perbedaan tekanan osmosis larutanpada dua sisi membran (Δπ), semakin besar ΔP dan Δπmengakibatkan naiknya fluks permeat.

H.Pane, et al.

Gambar 5. Pengaruh tekanan operasi reverse osmosisterhadap fluks permeat pada AAT Sintetik (Dengan lajualir umpan pada ultrafiltrasi a) 2,5 L/menit , b) 3,5L/menit, c) 4,5 L/menit )

Pengaruh Waktu Operasi Terhadap Fluks Permeat PadaAAT Sintetik Dengan pH yang bervariasi

Pengaruh waktu operasi terhadap fluks permeat dapatdilihat pada gambar 6 sampai gambar 8. Dalampenelitian ini waktu operasi yang digunakan yaitu 15, 30,45, dan 60 menit.

Gambar 6. Pengaruh Waktu terhadap Fluks PermeatPada AAT Sintetik dengan Laju Alir Umpan PadaUltrafiltrasi 2,5 Liter/menit (Tekanan Operasi RO a) 0,8kg/cm2 , b) 2,2 kg/cm2, c) 3,4 kg/cm2)

Gambar 7. Pengaruh Waktu terhadap Fluks PermeatPada AAT Sintetik dengan Laju Alir Umpan padaUltrafiltrasi 3,5 Liter/menit (Tekanan Operasi RO a) 0,8kg/cm2 , b) 2,2 kg/cm2 , c) 3,4 kg/cm2)

Gambar 8. Pengaruh Waktu terhadap Fluks PermeatPada AAT Sintetik dengan Laju Alir Umpan padaUltrafiltrasi 4,5 Liter/menit (Tekanan Operasi RO a) 0,8kg/cm2 , b) 2,2 kg/cm2 , c) 3,4 kg/cm2)

Gambar 6; 7; dan 8 memperlihatkan bahwa semakinlama waktu operasi berlangsung maka semakin kecilfluks permeat yang diperoleh.

Penurunan fluks permeat disebabkan oleh naiknyakonsentrasi ion-ion logam (Fe, Al, dan Mn) yangterkandung dan total dissolved solids pada AAT sintetik.Naiknya konsentrasi ion-ion logam dan total dissolvedsolids dalam larutan umpan, karena adanya polarisasikonsentrasi, pada dinding membran konsentrasi ion-ionlogam dan total dissolved solids lebih tinggi dari larutanumpan. Semakin tinggi larutan konsentrasi ion-ionlogam dan total dissolved solids dalam larutan umpan,semakin besar pula kenaikan konsentrasi pada dindingmembran, sehingga semakin menghambat laju alirmelewati membran. Fluks permeat terendah terlihat padagambar (7) bagian (a) yaitu 0,971 L/jam.m2.

Pada gambar (9) ditampilkan Water RecoveryPercentage (WRP) yang diperoleh pada pH AAT sintetikyang berbeda dengan laju alir umpan ultrafiltrasi dantekanan operasi reverse osmosis yang berbeda pula.Water Recovery Percentage (WRP) merupakan besarnyapersentase air hasil yang diperoleh dari jumlah air umpanyang melewati lapisan membran.


Gambar 9. Pengaruh Tekanan Operasi Reverse Osmosisterhadap Water Recovery Percentage (WRP) Pada AATSintetik (Laju Alir Umpan pada Ultrafiltrasi a) 2,5L/menit , b) 3,5 L/menit, c) 4,5 L/menit ).

Apabila tekanan operasi dinaikkan berarti mendorongfeed dengan tenaga yang lebih kuat ke membrannya,sehingga apabila diberi tekanan lebih maka jelasrecovery naik. Hal ini terlihat pada gambar diatas yaituWater Recovery Percentage (WRP) terbesar berada padatekanan operasi yang besar pula (3,4 kg/cm2) sebesar10,8%, sedangkan WRP terendah yaitu sebesar 2,6%pada tekanan operasi rendah (0,8 kg/cm2) dengan lajualir umpan ultrafiltrasi 2,5; 3,5; dan 4,5 L/menit.

Water Recovery Percentage (WRP) terhadap laju alirumpan ultrafiltrasi konstan. Hal ini disebabkan recoverypada laju alir tidak berubah banyak atau bisa konstankarena persentase permeat terhadap feed juga tidakberubah (bergantung pada kemampuan separasimembran).

KESIMPULAN

1) Adsorben fly ash pada housing (catridge) filter dapatmeningkatkan pH dari 2,4 - 3,9 menjadi 2,7 – 4,4.

2) Proses pengolahan AAT sintetik melalui sand filter,ultrafiltrasi, dan reverse osmosis dengan fly ashsebagai adsorben mampu meningkatkan pH danmenurunkan TDS dan EC pada air hasil.

3) Perbedaan laju alir umpan ultrafiltrasi, tekananoperasi reverse osmosis dan waktu operasi sangatberpengaruh pada kinerja membran yaitu beruparejeksi, fluks permeat dan Water RecoveryPercentage (WRP). Hal ini ditunjukkan dengansemakin besar laju alir umpan pada ultrafiltrasi, dantekanan operasi pada reverse osmosis makapersentase rejeksi, fluks permeat dan Water RecoveryPercentage (WRP) yang diperoleh semakin besar.Persentase Rejeksi, fluks permeat dan WaterRecovery Percentage (WRP) terbesar diperoleh pada

tekanan operasi 3,4 kg/cm2 (terbesar) yaitu 99,5%,4,06 L/jam.m2 dan 10,8 %, sedangkan persentaserejeksi, fluks permeat, dan WRP minimum padatekanan operasi 0,8 kg/cm2 (terendah) yaitu 97,4%,0,971 L/jam.m2 dan 2,6%. Persentase rejeksi danWRP yang besar dipengaruhi juga pada lamanyawaktu operasi, sedangkan pada fluks permeatterbesar tidak dipengaruhi pada lamanya waktuoperasi. Semakin lama waktu operasi maka flukspermeat yang diperoleh semakin kecil.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini merupakan bagian dari PenelitianUnggulan Perguruan Tinggi-Universitas Sriwijaya tahun2013 melalui hibah desentralisasi Direktorat Penelitiandan Pengabdian Masyarakat (DP2M)- Dikti.

DAFTAR PUSTAKA

Johnson, D. B., & Hallberg, K.B., (2005). Acid minedrainage remediation options: a review. Science ofthe Total Environment, 338, 3– 14.

Langenbach, K., Kuschk, P.,Horn, H., & Kästner. M.,(2010). Modeling of slow sand filtration fordisinfection of secondary clarifier effluent. WaterResearch, 44, 1, 159-166.

Luptakova, A., Ubaldini, S., Macingova, E., Fornari, P.,& Giuliano, V., (2012). Application of physical–chemical and biological–chemical methods for heavymetals removal from acid mine drainage. ProcessBiochemistry, 47, 11, 1633–1639.

Mulder, M. 1996. Basic Principle of MembraneTechnology. 2nd edition. Dordrecht: Kluweracademic Publisher

Nasir, S., (2007). Membrane Performance and Build-upof Solute in Small scale of Reverse Osmosis, PhDThesis, Curtin University of Technology, Australia.

Nasir, S. (2010a), Kinerja Membran Reverse Osmosisdalam Pengolahan Air Baku Mengandung IonNatrium dan Kalsium, Prosiding Seminar BasicScience VII, Malang, 20 Februari 2010

Nasir, S., D.Anggraini dan A. Agustina (2010b),Pembuatan Filter Mikrofiltrasi dari Clay dan Fly-ashdan Aplikasinya pada Pengolahan Limbah Cair,Prosiding Seminar Teknik Kimia Unpar, Bandung,22 April 2010

Nasir, S. (2013). Peningkatan Kualitas Air RawaMenggunakan Membran Keramik Berbahan TanahLiat Alam Dan Abu Terbang Batu Bara. Palembang:Unsri.

Skousen, J et.al (1998). A Handbook of TechnologiesFor Avoidance And Remediation of Acid MineDrainage. West Virginia: The National Mine LandReclamation Center.


PENGARUH ADSORBEN RICE HUSK-ASH, LAJU ALIR UMPAN PADA SISTEMULTRAFILTRASI DAN TEKANAN OPERASI PADA UNIT REVERSE OSMOSIS

Jelita Br. Sinurat1), Sara Situmeang1) Subriyer Nasir 2)

1) Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia – Universitas Sriwijaya2) Dosen Jurusan Teknik Kimia – Universitas Sriwijaya

2)

Jl. Raya Palembang-Prabumulih Km.32 Indralaya Ogan Ilir 30662

ABSTRAK: Air asam tambang merupakan salah satu contoh dampak negatif dari proses penambangan yang tidak bisadiabaikan begitu saja. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan agar dapat dengan aman dibuang ke lingkungan.Pada penelitian ini, dilakukan pengolahan air asam tambang menggunakan Sand Filter (dengan adsorben abu gosok),Ultrafiltrasi, dan Reverse Osmosis dengan pH air asam tambang masing-masing 2,4; 3,74; 3,93. Parameter-parameteryang diukur pada pengolahan ini yaitu pH, EC, dan TDS. Dari hasil pengolahan didapatkan pengolahan air asamtambang pH 3,93 , 3,74 menghasilkan air yang aman untuk dibuang ke lingkungan sedangkan 2,4 belum memenuhistandar baku mutu karena pHnya <5, grafik TDS dan EC permeat cenderung sama, WRP berbanding lurus terhadap lajualir UF , laju alir UF meningkat dengan terus meningkatnya tekanan RO, dan mutu permeate juga semakin meningkat,dan membran RO mampu menghasilkan pH permeat mencapai >7,8, TDS dan EC yang mencapai standar baku mutu. ,pada tekanan maksimum 4,2 kg/cm2 didapatkan WRP 13,8%, dan tekanan minimum 1,0 kg/cm2 didapatkan WRP3,2%. Pengolahan air asam tambang dengan rangkaian teknologi membran ini dapat menurunkan TDSsampai 99,68%, EC sampai 99,7%, menaikkan pH sampai 120,8, dan WRP 47,37%. Rangkaian teknologimembran ini cukup efektif untuk digunakan pada pengolahan air asam tambang.

Kata kunci :Air Asam Tambang, Sand Filter, Ultrafiltrasi, Reverse Osmosis, Abu Sekam Padi

Abstract

Acid mine drainage is one of the negative example of mining proses that can’t be ignored. That should be a way toprocess acid mine draignage, so it will be safe and friendly when it is released to the environment. In this research, theprocess used Sand Filter (with rice husks adsorbent), Ultrafiltration, and Reverse Osmosis with the each pH numbersare 2,4; 3,74; 3,93. The parameter that are measured in this process are pH, EC, and TDS. From this process we can getthe pH numbers of acid mine draignage are 3,93 , 3,74 that is safe to be released to the environment, but for the anotherpH number which is 2,4, it has not been complied to the environmental standard because the pH number is less than 5,TDS and EC permeat graphs are almost the same, WRP is directly proportional with the UF flow rate, the flow rate UFincreases as the increasion of RO pressure, and the permeate quality also increases , and RO membrane has the pHnumber more than 7,8, TDS and EC that is complied to the environmental standard, at maximum preasure 4, 2 kg/cm2

we got WRP 13,8%, and the minimum pressure 1,0 kg/cm2 we got WRP 3,2%. Acid mine drainage process with themembrane technology can decrease TDS up to 99,68%, EC 99,7%, increase the pH number up to 120,8, and WRP47,37%. This membrane technology was quite effective to be used in acid mine drainage treatment.

Keywords :Acid Mine Drainage, Sand Filter, Ultrafiltration, Reverse Osmosis, Rice Husk-Ash

PENDAHULUANAir asam tambang merupakan salah satu contoh

dampak negatif dari proses penambangan. Timbulnya airasam tambang ini tentu tidak bisa diabaikan begitu sajakarena dampaknya yang besar bagi kelestarianlingkungan, serta bagi masyarakat sekitar baik secaralangsung maupun tidak langsung, dan ini merupakantantangan besar bagi perusahaan pertambangan yangberwawasan lingkungan. Dalam kegiatan penambanganterbentuknya air asam tambang tentu tidak dapatdihindari. Pada areal penambangan batubara sangatpotensial terbentuk air asam tambang, maka air asam

tambang akan semakin besar dan akan terbentuknyasistem tambang terbuka karena sifatnya kontak langsungdengan udara bebas yang akan mempermudah bereaksidengan udara dan air, serta dipengaruhi oleh kondisicuaca.

Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalahuntuk menentukan pengaruh laju alir Ultrafiltrasi dantekanan operasi Reverse Osmosis terhadap parameter(pH, TDS, EC, Kinerja Membran, dan WRP), penelitianini menggunakan adsorben rice husk ash denganteknologi sand filter, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis.

J. Sinurat, et al.

Dalam penelitian ini permasalahan yang akandiangkat adalah bagaimana mengolah air asam tambangdengan lebih efisien dan lebih murah. Sejauh ini, derajatkeasaman pH air asam tambang pada limbah batubarabanyak dilakukan melalui penambahan bahan kimiaseperti kapur (lime). Namun metode tersebutmembutuhkan biaya yang sangat mahal. Maka dari itu,perlu dikembangkan metode lainnya yang lebih efesiendan relatif murah, salah satunya yaitu menggunakanadsorben rice husk-ash dengan teknologi sand filter,ultrafiltrasi ,dan reverse osmosis dapat mereduksi logamterlarut besi (Fe), sulfat dan kandungan logam-logamterlarut yang mempunyai konsentrasi tinggi danmenaikkan derajat keasaman pH air asam tambang.Manfaat yang didapat dalam melakukan penelitian iniadalah dapat memberikan data dan informasi sebagaialternatif pengolahan air asam tambang pada pelakusektor industri pertambangan, pemerintah dan duniapendidikan dan mendapatkan suatu teknologi yangmurahdan sederhana dalam pengolahan air domestik.

Ruang Lingkup pada penelitian ini dibatasi olehpenelitian skala laboratorium dan air asam tambang yangdigunakan berasal dari PT. Bukit Asam (Persero)Tanjung Enim, Sumatera Selatan dan Air AsamTambang Sintetik.

Pengertian Air Asam TambangAir asam tambang atau acid mine drainage

(AMD) merupakan salah satu permasalahan lingkunganyang terjadi akibat kegiatan penambangan yangterbentuk saat mineral sulfida (pada batuan) beraksidengan air dan oksigen (sebagai faktor utama) sehinggaterjadi proses oksidasi yang menghasilkan air dalamkondisi asam.

Dalam kegiatan pertambangan batubara,pemerintah telah menetapkan Baku Mutu Limbah CairTambang Batubara melalui Keputusan MenteriLingkungan Hidup Nomor 113 tahun 2003. Parameteryang diamati diantaranya adalah pH, zat padattersuspensi, kadar besi total dan mangan (Tabel 2.1).

Tabel 1. Baku mutu limbah cair tambang batubara.Parameter KadarpH 6 – 9Zat padat tersuspensi, mg/L 4000Besi total, mg/L 7Mangan, mg/L 4

Sumber: Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No.113 Tahun 2003.

Pembentukan dan Karakteristik Air Asam TambangAir asam tambang timbul apabila mineral-mineral

sulfida yang terkandung dalam batuan pada saatpenambangan berlangsung, bereaksi dengan air danoksigen.Oksidasi pirit (FeS2) akan membentuk ionferro (Fe2+), sulfat, dan beberapa proton pembentukkeasaman, sehingga kondisi lingkungan menjadiasam. Reaksi Pembentukan Air Asam Tambang

4 Fe + 15 O2 + 14H2O 4 Fe(OH3) + 8 H2SO4

Reaksi antara besi, oksigen dan air akanmembentuk asam sulfat dan endapan besi hidroksida.Warna kekuningan yang mengendap di dasar salurantambang atau pada dinding kolam pengendapan lumpurmerupakan gambaran visual dari endapan besihidroksida .Di dalam reaksi umum pembentukan airasam tambang terjadi empat reaksi pada pirit yangmenghasilkan ion-ion hidrogen yang apabila berikatandengan ion-ion negatif dapat membentuk asam.

MembranMembran diartikan sebagai suatu media tipis

yang memiliki pori dengan ketebalan tertentu danmempunyai sifat permeabel. Membran digunakan untukmemisahkan partikel dengan ukuran yang tertentu dalamsuatu sistem larutan (suspensi).

Beberapa keunggulan teknologi membran adalahPemisahan dapat dilakukan secara continue, Konsumsienergi umumnya relatif rendah, Proses membran dapatdengan mudah digabungkan dengan proses pemisahanlainnya (hybrid processing), Pemisahan dapat dilakukandengan kondisi operasi yang dapat diatur, Mudah dalamscale up, Tidak memerlukan bahan tambahan danpemakaiannya mudah diadaptasikan karena materialpenyusun membran yang bervariasi

METODOLOGI

Penelitian dilakukan di Laboratorium TeknikPemisahan Jurusan Teknik Kimia Fakultas TeknikUniversitas Sriwijaya, Inderalaya. Waktu penelitianadalah bulan Desember 2013 sampai dengan Maret2014. Alat dan Bahan yang digunakan adalah FilterMembran (Reserve Osmosis, Ultrafiltrasi, dan SandFilter),Filter Housing Clear, Pipa PVC, pompa, Flowmeter, Tangki larutan umpan (1buah), Tangki permeat (3buah), Manometer pengukur tekanan, neraca analitis, pHMeter,pH Meter,TDS Meter,Ectrical Conductio Meterdan Spectrofotometer UV-200RS. Bahan yangdigunakan Air asam tambang dari PT.Bukit AsamTbk.Air asam tambang sintetik adsorben Abu sekampadi (Rice Husk Ash) Asam Sulfat (H2SO4), FeSO47H20MnSO4H2O dan Al2(SO4)318H2O


Gambar 1 Blok Diagram PenelitianProses Filtrasi

Skema rangkaian peralatan ditampilkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian Alat Penelitian

Keterangan :1. Tangki Sampel2. Unit Sand Filter3. Housing Adsorben RHA4. Tangki Penampungan (dari unit SF)5. Membran Ultrafiltrasi6. Tangki Penampungan (dari unit UF)7. Membran Reverse Osmosis8. Tangki Permeat

HASIL DAN PEMBAHASAN1. Derajat Keasaman (pH)

Gambar 3.1 Pengaruh waktu terhadap %kenaikan pH padapengolahan AAT

PTBA dan AAT Sintetik denganAdsorben Abu gosok di Sand Filter

Gambar 3.1 memperlihatkan bahwa pH mengalamikenaikan dari pH awalnya yaitu 3,93. Pada AAT PT.Bukit Asam mengalami kenaikan sebesar 92,11 % danuntuk AAT sintetik mengalami kenaikan sebesar 7 %.Dalam proses pengolahan di sand filter denganmemanfaatkan abu gosok (rice husk-ash) dapatmenjernihkan air melalui proses filtrasi / penyaringanpartikel, koagulasi, dan absorpsi. Didalam abu gosokterdapat karbon yang berfungsi sebagai koagulan yangmembantu menyerap dan menurunkan logam-logampada air pencemaran atau limbah. (Luh, 1991).

J. Sinurat, et al.

(a) (b)Gambar 3 Pengaruh waktu terhadap % kenaikan pH Air

Asam Tambang dengan laju alir UF (a) 3,5 lpm serta (b) 2,5lpm

Gambar 3 menunjukan pH permeat yang dihasilkan padapengolahan AAT PT.BA dan AAT sintetik mengalamifluktasi baik pada laju alir UF 2,5 lpm maupun 3,5 lpm.Namun pH permeat yang dihasilkan tidak menunjukkanperubahan yang terlalu signifikan diantara keduanya.Dengan penyaringan ultrafiltrasi menggunakan membrantipe Hollow Fiber, dapat menyaring partikel-partikeldengan ukuran pori-pori 0,01mikron. Sehinggapenyaringan dengan ultrafiltrasi sudah dapatmenghilangkan bau , rasa air, warna dll (Idaman danWidayat, 2007). Persentase kenaikan pH tertinggi padasampel AAT PT.BA dengan laju alir UF 3,5 lpm sebesar97,7 % dan persentase kenaikan pH terendah padasampel AAT sintetik dengan laju alir UF 2,5 lpm sebesar9 %.

(a)

(b)

(c)Gambar 4. Pengaruh waktu terhadap% kenaikan pH pada

Pengolahan AAT Sintetik di Ultrafiltrasi dengan Laju Alir UFa) 2,5 lpm, b) 3,5 lpm, dan c) 4,5 lpm

Pada gambar 4 memperlihatkan pengolahan air asamtambang sintetik di ultrafiltrasi setelah perlakuan denganpH sampel 3,93, 3,74, dan 2,4 menghasilkan persentasekenaikan pH kurang dari 25% (pH <5). Hal tersebutdisebabkan karena aliran yang terjadi pada membranultrafiltrasi adalah metode aliran dead end. Metode alirantersebut menghasilkan volume permeat yang cukupbanyak sehingga partikel-partikel masih dapat lolos padasaat pengolahan. Persentase kenaikan pH tertinggi padapH sampel 3,74 dengan laju alir ultrafiltrasi 2,5 lpmadalah 22,99% dan persentase kenaikan pH terendahpada pH sampel 2,4 dengan laju alir ultrafiltrasi 3,5 lpmadalah 4,17 % .


Gambar 5. Pengaruh tekanan operasi RO terhadap %kenaikan pH pada pengolahan AAT Sintetik di RO (waktu

operasi 60 menit) dengan pH sampel 3,93

Pada gambar 5 menunjukkan bahwa semakin tinggitekanan operasi RO maka pH permeat yang dihasilkansemakin menurun. Penurunan pH disebabkan karenaterikutnya partikel-partikel yang lolos saat pengolahan.Oleh karena itu tekanan yang semakin tinggi dapatmengakibatkan kandungan logam yang melewatimembran semakin bertambah dan hal tersebut terjadikarena umpan ditekan melalui membran dengankecepatan tinggi sehingga kandungan logam yang beradapada permukaan membran tersebut ikut menembusmembran bersama umpan atau permeat (Kaliapan et.al,2007). Persentase kenaikan pH tertinggi pada tekanan3,0 kg/cm2 dengan laju alir ultrafiltrasi 3,5 lpm adalah78% dan persentase kenaikan pH terendah pada tekanan4,2 kg/cm2 dengan laju alir ultrafiltrasi 2,5 lpm adalah55,21 % (dapat dilihat pada lampiran tabel).Kecenderungan terjadi hal yang sama pada pH sampel3,74 dan 2,4. (dapat dilihat pada lampiran tabel).

Gambar 6. Pengaruh waktu terhadap % kenaikan pH padapengolahan Air Asam Tambang PT.BA dengan laju alir UF

3,5lpm dan Tekanan Operasi RO 3,0 kg/cm2

Pada gambar diatas menunjukkan kinerja membran ROmampu menghasilkan persentase kenaikan pH rata-ratadiatas 90% (dengan pH diatas 7,8). Hal tersebutdikarenakan pori-pori membran RO (0,0001 µm) lebihkecil dibandingkan dengan membran yang lain (UF 0,01

µm). Membran Sand Filter hanya mampu meningkat pHsebesar 85,75%, Ultrafiltrasi sebesar 88,29%, sedangkanReverse Osmosis sebesar 103 %.

2. TDS (Total Dissolved Solid) dan EC (ElectricalConductivity)

Gambar 7 Pengaruh kinerja membran terhadap % penurunanTDS pada Tekanan Operasi RO 1,0 ( Laju UF 2,5 lpm, waktu

operasi 60 menit )

Dari gambar 7. dapat disimpulkan bahwa kinerjamembran berpengaruh terhadap % penurunan TDS.Tidak ada perbedaan mencolok antara sampel AATsintetik dan AAT PT.BA terhadap penurunan TDSpermeat . % penurunan TDS terlihat mencolok padakinerja membran reverse osmosis

Persentase penurunan TDS terendah padapermeat AAT sintetik dengan pengolahan pada membransandfilter adalah 6,51 % (287 ppm), sedangkanpersentase penurunan TDS tertinggi pada permeat AATsintetik dengan pengolahan pada membran reverseosmosis adalah 99,34 % (2ppm ). Hal ini berarti TDSpermeat yang dihasilkan dari filtrasi dengan membransandfilter, ultrafiltrasi, dan reverse osmosis masihmemenuhi standar baku mutu air bersih yaitu maksimal1500 ppm berdasarkan permenkes Nomor 416/MENKES/PER/IX/1990.

Gambar 8. Pengaruh kinerja membran terhadap % penurunanEC pada Tekanan Operasi RO 1,0 (Laju UF 2,5 lpm, waktu

operasi 60 menit)

J. Sinurat, et al.

EC (Electrical Conductivity) atau konduktansiadalah ukuran kemampuan suatu bahan untukmenghantarkan arus listrik. EC merupakan sifat fisik airyang mengindikasikan kandungan ion-ion yang terlarutdalam air, umumnya berasal dari garam-garan terlarut.Konduktivitas air tergantung dari konsentrasi ion dansuhu air, oleh karena itu kenaikan padatan terlarut akanmempengaruhi kenaikan EC (Mcneely et.al, 1979). Halini berarti sifat Electrical Conductivity dari permeat akansebanding dengan nilai TDS-nya.

Terdapat dua metoda pengukuran TDS (TotalDissolve Solid) yaitu metode Gravimetry dan metodeElectrical Conductivity. Metode yang di pakai dalampengukuran TDS adalah metode Electrical Conductivity.Lebih lanjut metode ini berarti pengkonversian nilaielectrical conductivity ke ppm atau mg/L, hubungannyaadalah 1 ppm = 2 μS/cm. Sehingga dapat kita lihatbahwa hasil pengukuran Electrical Conductivity danTDS permeat dengan alat yang sama cenderungmenghasilkan grafik yang berbentuk sama.

3. WRP (Water Recovery Percent) atau PersentasePerolehan Air Bersih

(a)

(b)

Gambar 9. Pengaruh waktu terhadap %WRP permeat diReverse Osmosis pada (a)AAT PT.BA dan (b) AAT sintetik

Gambar 9. (a) (b) memiliki kecenderungan yang samabaik pada AAT PT.BA maupun AAT Sintetik, semakin

tinggi tekanan operasi maka WRP yang dihasilkan jugatinggi. Pada tekanan 3,0 kg/cm2 didapatkan WRP kurangdari 7% hal tersebut dikarenakan permeat yangdihasilkan sudah benar-benar reah TDS, EC, dan jugalogam-logam ionnya. Menurut Nasir dkk, (2011), didugabahwa rendahnya persentase pemulihan air ini lebihdisebabkan oleh pori membran yang tersumbat olehendapan kalsium dan magnesium, scales, senyawakompleks anorganik dalam contoh limbah cair yangdigunakan pada pengolahan di unit reverse osmosis.

Gambar 10. Pengaruh waktu terhadap WRP pada AATSintetik dengan laju alir UF 2,5, 3,5, dan 4,5 lpm (pH sampel

2,4)

Gambar 10. memperlihatkan bahwa semakin tinggi lajualir UF maka WRP yang dihasilkan akan semakinmeningkat. WRP tertinggi pada laju alir UF 4,5 lpmsebesar 47,37 % sedangkan WRP terendah pada laju alirUF 2,5 lpm sebesar 23,81 %. Untuk pH sampel 3,74 dan3,93 cenderung sama yang dapat dilihat pada lampirantabel.

UCAPAN TERIMA KASIH

Peneliti mengucapkan terimakasih kepada DP2M Diktimelalui BOPTN Unsri tahun 2013 yang telah mendanaipenelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. 2006. Gula Aren Potensial untukTingkatkan Pendapatan Petani Banten. Sinar Tani,Edisi 24, 30 Mei 2006.

Anonymous. Teknologi Osmosis Balik Ubah Air AsinMenjadi Layak Minum, Kementerian Riset danTeknologi Republik Indonesia (PUSPIPTEK).

Afrianty.C, dkk.2012. Pengolahan Limbah Air AsamTambang Menggunakan Teknologi MembranKeramik. Page 16 Jurnal Teknik Kimia No. 3, Vol.18, Agustus 2012


Alamendah.2010.Pencemaran Air diIndonesia.http://alamendah.wordpress.com/2010/08/01/pencemaran-air-di-indonesia/. Diaksespada: 12 April 2014

Anggun, AM dan Benedictus Setyo A.1999.PengolahanLimbah Dengan Media Biofilter Pasir.Semarang:Universitas Diponegoro

Astari Rahmita,dkk.2009.Program Studi TeknikLingkungan Fakultas Teknik Sipil danLingkungan, Institut Teknologi Bandung KualitasAir dan Kinerja Unit Pengolahan Di InstalasiPengolahan Air Minum ITB

Bussiere, B. 2009. Acid mine drainage from abandonedmine sites : problematic and reclamationapproaches. Didalam: International SymposiumGeoenvironmental (ISGE); Hangzhou, September8-10, 2009.

Calaway, W.T. 1955. Intermittent Sand Filters MultipleLoadings. Sewage Works Journal, Vol. 21, No.6:1002-1015.

Calaway, W.T. 1957. Intermittent Sand Filters and theirBiology. Sewage Works Journal, Vol. 29, No. 1:1-5

Eckenfelder, W.W.2000.Industrial Water PollutionControl.McGraw-Hill Book Companies, Singapura

Faison,et.al.1990.Utilization of microbially SolubilizedCoal. Journal Applied Biochemistry andBiotechnology, volume 24-25, pp 447- 456

Folleto, E.L., et al. 2006, Conversion of RiceHull Ash Into Sodium Silicate. Material

Research, vol 9, No 3,335 –338, BrazilHariyani,V.D.2005. Pengolahan Lanjutan Terhadap

Efluen Instalasi Pengolahan Lindi LPA BenowoMenggunakan Slow Sand Filter dan FilterAdsorpsi, Tugas Akhir S1 Jurusan TeknikLingkungan FTSP ITS

Heitmann, H. 1990. Saline Water Processing.FederalRepublik of Germany: VCH Verlagsge sells chef76

H enny Cynthia,dkk.2010.Pengolahan Air Asam TambangMenggunakan Sistem Passive Treatment”. ProsidingSeminar Nasional Limnologi V tahun 2010.Pusat PenelitianLimnologi-LIPI

Houston,D.F.1972. Rice Chemistry andTechnology.St.Paul,Minnesota,American Association of Cereal Chemists Inc

Kaliapan, et.al. 2007.Pan Chagavya and Andrographispaniculata as alternatives to antibiotic growthpromoters on haematological serum biochemicalparameter sand immune status of broilers.J.Poult.,44: 198-204.

Keenan, C. W., Kleinfelter, D. C., Wood, J. H. 1980.General College Chemistry. 6thedition. Knoxville:Harper & Row Publisher, Inc.

Keputusan Menteri Lingkungan Hidup No. 113 Tahun2003 Tentang Baku Mutu Limbah Cair TambangBatubara

Klein, D. A dan J. S. Trayer. 1995. Interactions BetweenSoil Microbial Community and OrganometallicCompaunds. Marcell Dekker, inc. New York andBasel

Kusnoputranto, Haryoto.1985. Kesehatan Lingkungan.FKM UI. Jakarta.

Luh, B. S., 1991. Rice. Second Edition. Van NostrandReinhold. New York.

Mallevialle, J., Odendaal P.E., and Wiesner M.R. (1996)Water Treatment Membrane Processes. Mc Graw-Hill, New York

McNeely, R.N., et al.1979. Water Quality Source Book,A guide to Water Quality Parameter.Inland WatersDirectorate Water Quality Branch, Ottawa, Canada

Muchamad Yusron.2009.Pengolahan Air AsamTambang Menggunakan Biofilm Bakteri PereduksiSulfat. SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUTPERTANIAN BOGOR BOGOr.http://www.savepageaspdf.com/2013/12 /29/9845709993be458ca2b697c3f6d1317a/2009myu.htm

Mulder, M. (1996).Basic Principles of MembraneTechnology.Second Edition, Kluwer AcademicPublisher. US

Nasir, S dan Teguh Budi SA. 2011, Pengolahan AirLimbah Hasil Proses Laundry MenggunakanFilterKeramik Berbahan Tanah Liat Alam danZeolit, Laporan Hibah Kompetitif 2011, UniversitasSriwijaya, Indralaya (tidak dipublikasikan)

Nasrul, (2002). Uji kemampuan membran Selulosa asetatsebagai media filter (mikrofiltrasi) terhadappenyisihan kekeruhan dan bakteri escherichia colipada proses pemurnian air, tesis, Institut TeknologiSepuluh Nopember (ITS) Surabaya

Notodarmojo, Suprihanto. 2004. Pengolahan LimbahCair Emulsi Minyak dengan Proses MembranUltrafiltrasi Dua-tahap Aliran Cross-flow. ITBJournal of Science, 36(1), 45 - 62.

Peraturaran Menteri Kesehatan Republik IndonesiaNomor 492/ MENKES/PER/IV/2010 TentangPersyaratan Kualitas Air Minum

Ritonga. Muhammad Yusuf. 2012. Teknologi-Membran,Program Studi Teknik Kimia, USU, Medan.http://muhammadyusuffirdaus.wordpress.com/2012

/02/12/teknologi-membran/.Diakses pada: 12April 2012

Said, Nusa Idaman. (2011). Pengolahan Air Asin atauPayau dengan Teknologi Osmosis Balik. BadanPengkajian danPenerapanTeknologi(BPPT),Jakarta.http://pkpp.ristek.go.id/_assets/upload/feval/SIDa_F_11_Presentasi_Evaluasi.pdfDiakses pada: 14 April 2014

Sugiharto.1987.Dasar-dasar Pengelolaan Air Limbah,Cetakan Pertama. UI Press, Jakarta

Wahyu Widayat. Pengolahan Air Payau MenggunakanTeknologi Membran Sistem Osmosa Balik SebagaiAlternatif Pemenuhan Kebutuhan Air MinumMasyarakat Kepulauan Seribu. JAI Vol. 1 , No.32005. Kelompok Teknologi Pengelolaan Air bersihdan Limbah Cair, Pusat Pengkajian danPenerapan Teknologi Lingkungan, BPPT.

POTENSI PEMANFAATAN ZIRKONIA PADA ASPEK LINGKUNGAN :SUATU TINJAUAN PUSTAKA

M.I. Sari1* dan T.E. Agustina2

1) Mahasiswa Pascasarjana, Program Studi Magister Teknik Kimia, Universitas Sriwijaya, Palembang2) Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Palembang


ABSTRAK : Indonesia merupakan negara maritim kepulauan, yang menyimpan berbagai macam kekayaanberupa sumber daya alam, baik hasil pertambangan, perikanan, perkebunan, dan lain-lain. Zirkonia merupakansalah satu hasil pertambangan non mineral yang berlimpah yang dimiliki oleh Indonesia. Zirkonia tidak beradadalam keadaan murni yang dapat langsung ditemukan di alam, akan tetapi kebanyakan ditemukan dalamkeadaan terikat dengan senyawa lain seperti dalam pasir zirkon (ZrSiO4). Ada banyak metode untukmendapatkan zirkonia dari pasir zirkon. Pengguna zirkon yang terbesar adalah sebagai opacifier dalampembuatan produk berbasis keramik seperti ubin, peralatan sanitasi dan peralatan makan. Salah satu sektor yangberkembang pesat dalam penggunaan zirkon adalah produksi zirkonia, kimia zirkonium dan logam berbasiszirkonium. Zirkonia juga diaplikasikan pada abrasif alumina zirkonia. Karena sifatnya yang tidak beracun danramah terhadap lingkungan produk dari zirkonia murni digunakan dalam kosmetik, perspirant (anti keringat),kemasan makanan, dan permata palsu (perhiasan). Sebagai bahan kimia, selain digunakan sebagai katalis,zirkonia juga digunakan sebagai campuran oksida untuk semikonduktor seperti TiO2. Dalam penerapanfotokatalisis berbasis TiO2, zirkonia merupakan pasangan yang tepat untuk meningkatkan aktivitas fotokatalisisdengan sinar ultra violet. Dalam makalah ini akan dikaji potensi doping zirkonia terhadap semikonduktor TiO2

dan pemanfaatannya dalam aspek lingkungan seperti pengolahan air limbah dengan metode fotokatalisis yanghemat energi dimana menggunakan bantuan sinar matahari.

Kata kunci : zirkonia, pasir zirkonia, semikonduktor fotokatalisis, doping zirkonia

ABSTRACT : Indonesia is a maritime archipelago country which stores various kinds of wealth of natureresources, whether from mining, fisheries, plantation, etc. Zirconia is one of non-mineral mining abundantproduct owned by Indonesia. Zirconia are not in a pure state that can be directly found in nature, but most arefound in a state bound to other compounds such as zircon sand (ZrSiO4). There are many methods to obtainzirconia from zircon sand. The biggest zircon usage is as an opacifier in the manufacture of ceramic-basedproducts such as tiles, sanitary equipment and tableware. One of the rapidly growing sectors in the use of zirconis the production of zirconia, zirconium chemicals and zirconium-based metal. Zirconia is also applied to thezirconia alumina abrasive. Because it is non-toxic and environmentally friendly products from pure zirconia wasused in cosmetics, perspirant (anti-sweat), food packaging, and imitation gemstones (jewelry). As the chemicals,not only used as a catalyst, zirconia is also used as a mixture of oxides for semiconductors such as TiO2. In theapplication of TiO2-based photocatalyst, zirconia is the right companion to increase the photocatalytic activityby ultraviolet light. In this paper the potential of zirconia doped TiO2 semiconductor and its utilization inenvironmental aspects such as waste water treatment by sunlight assisted photocatalyst method that is energyefficient will be assessed.

Keywords : Zirconia, zircon sand, photocatalyst semiconductor, zirconia doped

PENDAHULUAN

Zirkon (ZrSiO4) adalah batu mineral denganbermacam macam warna. Sedangkan, zirkonia(ZrSiO2) adalah salah satu produk zirkon. Dan,Zirkonium (Zr) adalah unsur yang terkandung didalam zirkonia. Mineral silikat dengan rumus kimiaZrSiO4 yang merupakan sumber utama logamzirkonium, terakumulasi sebagai endapan pasirpantai, digunakan sebagai pasir cetak, batu permata,batu tahan api, keramik, dan paduan logam (ESDM.2014).

Zirkonium Silikat (ZrSiO4) atau yang biasadisebut zirkon adalah batu permata yang telahditemukan sejak zaman purbakala (Gambar 1).Ketika dipotong dan dipoles, kristal zirkon bersinarcemerlang tidak seperti biasanya karena indexrefraktifnya yang tinggi. Komponen logam zirkonditemukan pertama kali oleh Martin HeinrichKlaproth ketika menganalisis komponen kristal diBerlin pada 1789. Di tahun yang sama, ia jugamenemukan uranium, dan saat ini keduanya adalahunsur logam untuk pembangkit listrik tenaga nuklir(Emsley, J. 2014).

Gambar 1. Zirkonium Silikat (ZrSiO4)Sumber : The A-Z of Zirconium (Emsley, J. 2014)

Zirkonia terdapat di beberapa kepulauan diIndonesia, antara lain kepulauan Riau, BangkaBelitung, dan kepulauan Kalimantan sepertiditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Peta sebaran potensi zirkon diIndonesiaSumber : BATAN, 2012

Zirkon melimpah dua kali lebih banyak daritembaga dan seng, dan sepuluh kali lebih banyakdari timbal. Karena zirkonium tidak beracun danramah lingkungan, penggunaannya akan terusberkembang. Sebagai contoh, zirkoniumditambahkan ke cat untuk menggantikan timbal(Emsley, J. 2014).

Zirkonium adalah unsur kimia dengan simbolZr, konfigurasi elektron adalah [Kr] 4d2 5s2 dengannomor atom 40 dan massa atom adalah 91,224(Susiantini, E. 2013). Zirkonium (Zr) tidakditemukan dalam keadaan murni di alam. Zr dapatditemukan dalam oksida silikat dengan mineralyang disebut zirkonia (ZrO2×SiO2) atau oksidabebas (ZrO2) yang disebut Baddeleyite (Saridag, Sdkk. 2013). Zirkonium silikat (ZrSiO4) adalah batupermata semikonduktor yang telah dikenal sejakzaman kuno. Sumber utama zirkonium adalahzirkon dan lebih dari 1,5 juta batu-batu mineral inidiekstrak setiap tahun, terutama di Australia danAfrika Selatan. Pasir zirkon adalah material tahanpanas yang dapat bertahan pada temperatur tinggi.Komponen lain zirkonium, seperti oksida ZrO2 jugadiaplikasikan pada temperatur tinggi (Emsley, J.2014).

Unsur zirkonium termasuk dalam golongan IVB pada sistem periodik yang mempunyai strukturkristal berbentuk heksagonal pejal (HCP) danmempunyai penampang makroskopis yang kecildengan keuletan yang tinggi. Bahan ini dapatmengalami transformasi fasa dari heksagonaltumpukan padat (HTP) menjadi kubus pusat ruangpada suhu sekitar 870 °C. Garam-garam Zr (II) dan(III) akan segera berubah menjadi Zr (IV) dalammedia berair. Sedangkan, hidrat zirkonium oksidahanya larut dalam asam yang memiliki dayatangkap yang rendah untuk neutron termalsehingga cenderung sulit diaktifkan melaluiiradiasi.

Pada keadaan di bawah normal zirkoniumtidak dapat bereaksi dengan air. Namun denganudara zirkonium dapat bereaksi sehingga dapatmenghasilkan ZrO2, seperti reaksi berikut:

Reaksi zirconium dengan udara:

Zr (s) + O2 (g) ZrO2 (g) (1)

Zirkonium juga dapat bereaksi dengan halogen.Zirkonium bereaksi dengan halogen membentukZirkonium (IV) halida dengan reaksi sebagaiberikut :

Zr (s) + 2F2 (g) ZrF4 (s) (2)

Zr (s) + 2Cl2 (g) ZrCl4 (s) (3)

Zr (s) + 2Br2 (g) ZrBr2 (s) (4)

Zr (s) + 2I2 (g) ZrI2 (s) (5)

ZrCl4 adalah kristal tak bewarna (tersublimasi diatas 331 °C). Zirkonium berkoordinasi oktahedraldan membentuk jembatan rantai zig zag melaluijembatan khlorin. Senyawa ini bersifat higroskopikdan larut dalam air, etanol, dan sebagainya. ZrCl4

digunakan sebagai katalis Friedel-Crafts dansebagai komponen katalis polimerisasi olefin.

Hanya terdapat sedikit kemungkinan logamzirkonium bereaksi dengan asam. Zirkoniumtidak dapat bercampur dengan asam hidrofluorik,HF, dalam membentuk kompleks fluoro. Beberapametode yang tersedia untuk memproduksinanopartikel zirkonia adalah metode sol-gel,metode pirolisis, penyemprotan, hidrolisis danmicrowave plasma (Witoyo dan Anggraeni, W.2013).

Zirkonium dalam oksida bebas atau zirkoniumdioksida adalah logam berwarna putih keabu-abuan, berbentuk kristal (amorf/struktur kristalyang tidak teratur), lunak, dapat ditempa dandiulur bila murni, juga tahan terhadap udarabahkan api. Bahan ini termasuk keramik teknikyang mempunyai sifat kegetasan (brittle) yangtinggi dan resistansi tinggi terhadap berbagai jenisasam dan alkali, air laut dan agen lain-lain,memiliki titik lebur yang sangat tinggi (>2000 °C)dan sensitif terhadap gas oksigen.

Tabel 1. Karakteristik Zirkonium OksidaKarakteristik NilaiRumus molekulWarnaStruktur kristalNomor atomKekerasan (MPa)Titik lebur (oC)Titik didih (oC)

ZrO2

Putih keabu-abuankubik, monoklinik,tetragonal4090318524400

Sumber : Witoyo dan Anggraeni, W. 2013

ZrO2 memilik tiga fase polimorf yang berbeda,yaitu monoklinik (dibawah 1175 ℃), tetragonal(1170-2370℃) dan kubik (2.370-2.680℃). Sampaisaat ini, metode yang digunakan untuk mensintesazirkonia yaitu irradiasi mikrowave, sol-gel,hidrotermal, presipitasi, sonokimia adalah teknikutama (Ajabshir dkk. 2014).

Zirkonium murni pada suhu kamar memilikistruktur kristal monoklinik (m-ZrO2) dan bilaterkena pemanasan sampai 1000-1100 °C akanberubah struktur kristalnya menjadi tetragonal (t-ZrO2). Karena pada kisaran suhu 1000-1100 °Cmasih tergolong fase yang tidak stabil dan biladidinginkan kembali pada suhu ruang akan berubahkembali menjadi monoklinik (m-ZrO2). Olehkarena itu, m-ZrO2 atau t-ZrO2 hanya sesuai untukaplikasi pada suhu rendah atau suhu ruang, akantetapi m-ZrO2 atau t-ZrO2 memiliki kekuatanmekanik lebih tinggi dibanding dengan c-ZrO2.Sedangkan c-ZrO2 tergolong fasa yang paling stabil

terhadap perubahan suhu. Untuk menstabilkannyaperlu struktur kristalnya sebagian atau seluruhdiubah ke fasa c-ZrO2 (Witoyo, 2013).

Gambar 3. Tiga Fase Polimorf ZirkoniaSumber : Witoyo dan Anggraeni, W. 2013

Kubik zirkonia ini berwujud kristal yang bisadigunakan sebagai pengganti intan dengan hargayang lebih terjangkau (Witoyo dan Anggraeni, W.2013).

Mengingat jumlahnya yang melimpah di Indonesia,dan beragamnya penggunaan zirkonia, maka dalammakalah ini akan dikaji potensi pemanfaatanzirkonia dalam aspek lingkungan seperti padaaplikasi doping zirkonia pada semikonduktorfotokatalis dan pembuatan komposit membrandalam pengolahan air limbah.

METODELOGI

Metode yang digunakan dalam tulisan ini adalahpenelusuran pustaka.

PEMBAHASAN

Untuk dapat dimanfaatkan, pada umumnya zirkoniaharus diekstrak dari pasir zircon (ZrSiO4). Beberapametode pengolahan pasir zirkon menjadi zirkonia,antara lain :

1. Disosiasi dengan panasPasir zirkon dipanaskan dengan karbon hingga

2000oC dan terdisosiasi menjadi zirkon dan silikapada suhu 1750oC. Silika berubah menjadimonoksida yang volatil pada suhu di atas 2400oC,kemudian teroksidasi kembali di luar reaktormenjadi silika. Disosiasi zirkon dapat diredamuntuk memproduksi campuran kristal zirkondalam butiran silika amorf. Kristal yang terbentukberdiameter sangat kecil yaitu sekitar 0,1μm.Kumpulan kristal yang digumpalkan biasanyaberukuran 2-20 μm tergantung bagaimanapenggabungan atau penggumpalan yang dilakukan.Silika amorf dapat dipisahkan dengan larutanNaOH panas untuk menghasilkan larutan natriumsilikat dan zirkonium oksida sisa.

2. KlorinasiZirkon yang sudah digiling dibentuk pelet

dalam tungku arang untuk mendapatkan campurantertentu. Hasil campuran kemudian diklorinasisecara langsung menggunakan gas klorin dalamtungku pada suhu 800oC–1200oC, untukmemproduksi zirkonium dan silicon tetraklorit.Reaksi yang terjadi pada proses klorinasi adalahreaksi endotermis, sehingga energi tambahandisuplai dengan memanaskan bagian dalam dindinggrafit pada reaktor klorinasi. Zirkonium tetrakloritterdistilasi dan disimpan dalam kondenser padasuhu 150oC-180 oC atau 200 oC, sedangkan silikontetraklorit disimpan pada suhu -10 oC atau -20 oCpada kondenser sekunder.

3. PengapuranPengapuran terhadap zirkon dapat

menghasilkan zirkonil silikat, kalsium zirkonat,kalsium silikat, bahkan campuran zirkonia dankalsium atau magnesium silikat. Parametertermodinamik (dalam tekanan atmosfer) yangberpengaruh antara lain adalah temperatur, danperbandingan mol antara zirkon dengan kapur.

4. Peleburan dengan fluorosilikatZirkon dapat dileburkan dengan kalium

heksafluorosilikat pada suhu sekitar 700oC untukmemproduksi kalium heksa fluorozirkonat.Reaksi fusi ini dapat dilakukan dalam tungkuputar pada suhu antara 650 oC-750 oC. Hasilfusi digiling dan dicuci dalam larutan asam klorida(HCl) 1% pada suhu 85 oC selama 2 jam. Larutanjenuh yang masih panas kemudian disaring untukmenghilangkan silika tak-larut, selanjutnyadibiarkan sampai dingin sehingga kaliumheksafluorozirkonat mengkristal. Zirkoniumhidroksida diendapkan dengan ammoniumhidroksida dari 1% larutan kaliumheksafluorozirkonat. Zirkonium hidroksida inikemudian disaring, dicuci, dan dikalsinasimembentuk zirkonia.

5. PengkarbidanZirkon diubah menjadi karbida dalam tungku

elektrik terbuka pada suhu sekitar 2500oC.Campuran zirkon dan arang dimasukkan dalamtungku secara kontinu. Karbon yang digunakansedikit untuk menguapkan silikon monoksida.

6. Peleburan dengan kausatikProses ini melibatkan dekomposisi zirkon

dengan cara melebur zirkon dengan natriumhidroksida atau natrium karbonat yang tentunyamenggunakan perbandingan mol yang berbeda pulauntuk mendapatkan hasil yang diinginkan. Metodepeleburan yang dapat diaplikasikan denganperbandingan mol yang berbeda diantaranyasebagai berikut :

6.1. Peleburan dengan Kaustik Sub-StoikiomteriSodium zirkonat terlarut yang dihasilkan darireaksi pasir zirkon dengan sodium karbonat padaperbandingan mol rendah. Reaksi ini biasanyaterjadi pada suhu sekitar 1000oC sebagai berikut:

ZrSiO4 + Na2CO3 Na2ZrSiO5 + CO2 ↑

6.2. Peleburan dengan Kaustik BerlebihPasir zirkon dilebur dengan soda kaustik denganperbandingan 1 mol pasir zirkon dengan 4 mol sodakaustik pada suhu sekitar 650oC menghasilkannatrium zirkonat dan natrium silikat. Reaksi inijuga dapat terjadi dengan natrium karbonat padasuhu di atas 1000oC.

ZrSiO4 + 4NaOH NaZrO3 + NaSiO3 + 2H2O ↑

Hasil leburan digiling dan dilarutkan dengan air,maka natrium silikat larut dalam air. Natriumzirkonat dihidolisis dengan air menjadi natriumhidoksida terlarut dan zirkonia hidrous tak larut.Fase larutan dipisahkan dari padatan dengan filtrasi.

6.3. Peleburan dengan Kaustik Sedikit Berlebih danSuhu 700 oC

Percobaan pengolahan pasir zirkon di Vietnamyang dilakukan oleh Tuyen dkk tahun 2007 telahberhasil meminimasi kandungan TENORM denganmelalui tahap pengendapan zirconium basicsulphate (ZBS). Untuk mengolah pasir zirkonmenjadi zirkonia yang terpisah dari beberapapengotor seperti Si, U, Th, Ti, Fe, dan lain-lain,dilakukan dengan melalui beberapa tahapan prosesyaitu proses peleburan, pelindihan dengan air,pelindihan dengan HCl, pengendapan dengan asamsulfat, konversi ke ZrO(OH)2, pelarutan,kristalisasi dan kalsinasi. Natrium zirkonat(Na2ZrO3) yang terbentuk pada proses peleburanpasir zirkon diambil dengan cara melarutkanpengotor-pengotor seperti sisa NaOH, Na2SiO3,NaAlO2 dengan air. Kemudian ZrOCl2 atau ZOCyang terjadi dari proses pelindihan natrium zirkonatdengan HCl diendapkan dengan H2SO4 pekatmenjadi Zr5O8 (SO4)2.15H2O yang biasa disebutzirkonium berbasis sulfat (ZBS) stabil yang tidakdapat larut dalam air. Pada proses pencucianZBS dengan air, maka pengotor-pengotor sepertiFe+3, Th+4, U+6, dan Ti+4 akan larut dalam airmenjadi air limbah (BATAN, 2012).

Pengguna zirkon yang terbesar adalah sebagaiopacifier dalam pembuatan produk berbasiskeramik seperti ubin, peralatan sanitasi danperalatan makan. Pasir zirkon (ZrSiO4) untukopacifier ditambahkan pada glasir untukmenutupi warna dasar tubuh tanah liat keramik.Zirkon merupakan opacifier efektif karenamempunyai indeks bias tinggi. Kristal zirkonyang digiling halus dapat menyebarkan semuapanjang gelombang cahaya tampak sehingga

hasil pembuatan keramik tampak putih.Sedangkan, opacifier adalah zat yang ditambahkanke suatu bahan agar bahan tersebut menjadi buram.

Suatu opacifier efektif memiliki indeks biasyang sangat berbeda dari media dimana iadilapiskan. Perbedaan indeks bias partikel zirkon(1,96) dan bahan kaca (~ 1,5) dalam refleksi danrefraksi cahaya pada hasil glasir (BATAN, 2012).

Salah satu sektor yang juga berkembang pesatdalam penggunaan zirkon adalah produksi zirkonia,kimia zirkonium dan logam berbasis zirkonium.Beberapa senyawa tersebut mempunyai sifat yangberbeda sehingga cocok untuk aplikasi industri dankimia yang beragam. Pasar utama pengguna akhirlainnya untuk zirkon lainnya adalah refraktori,pengecoran, dan kaca Cathode Ray Tube (CRT)atau tabung kaca televisi (BATAN, 2012).

Pada industri keramik, bahan baku zirkondigunakan untuk membuat refractories, cuttingtools, noozle, komponen otomotif, materialglaze (glasir) yang berfungsi sebagai opacifier jugauntuk produk glazing sanitary, tablewares, ceramictiles (BATAN, 2012).

Zirkonium tidak beracun dan ramah terhadaplingkungan. Produksi dunia dari zirkonia (ZrO2)murni hampir 25.000 ton per tahun dan digunakandalam kosmetik, perspiran (anti keringat), kemasanmakanan, dan permata palsu (perhiasan). Dan jugasering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari,misalnya pisau, gunting, dan besi golf, karenaketahanannya dan kesesuaian biologisnya jugadigunakan untuk membuat lapisan gigi (Emsley, J.2014).

Selain itu, penggunaan zirkonia yang jugacukup banyak, yaitu aplikasi abrasif aluminazirkonia. Zirkonia dicampur dengan aluminium.Kandungan zirkon sebesar 25-40%. Produkzirkonium yang umumnya digunakan sebagaiabrasif adalah alumina zirkonia. Abrasif jenis iniada dua kelompok, tergantung persentase zirkoniayang digunakan, yaitu : AZ-abrasif (25% zirkonia), terutama digunakandalam hubungannya dengan pengerjaan bahan-bahan yang berasal dari logam, seperti steel billet,automotif, dan lain-lain. NZ-abrasif (40% zirkonia), di pasaran NZ-abrasif ada dua jenis, yaitu E347 (bonded abrasive)dan E349 (coated abrasive). Terutama digunakansebagai mata (bit) pada mesin pemotong untukbatu hias (marmer dan granit) dan sebagai bolapenggerus (grinding wheel).

Sebagai abrasif, pasir zirkon dapat jugadigunakan secara langsung, yaitu sebagai sandblastmenggantikan fungsi pasir kuarsa (BATAN, 2012).

Zirkonia fused merupakan produk zirkoniumdengan kualitas kimia yang lebih rendah daripadayang dihasilkan oleh metode pengolahan kimia.Zirkonia fused digunakan dalam volume yang lebihtinggi atau segmen nilai pasar yang lebih rendahdari refraktori, abrasif dan pigmen keramik. Untuk

memproduksi zirkonia kimia dilakukan denganbiaya proses yang relatif tinggi, karena itudigunakan dalam nilai yang lebih tinggi atauvolume pemakaian yang lebih rendah, sepertikatalis yang digunakan dalam sistem pembuanganotomotif untuk mengontrol emisi gas buang, papansirkuit elektronik, dan perangkat penginderaanpiezoelektrik. Pada industri keramik yang sudahmaju, zirkonia kimia yang dihasilkan digunakansecara eksklusif pada produksi alat pemotongdengan tepi yang tajam, juga bagian pompadengan intensitas pemakaian yang tinggi.Penggunaan zirkonia kimia yang dihasilkanmeningkat dalam industri telekomunikasi untukferrules untuk kabel serat optik. Keuntungannyaadalah bahwa dengan serbuk zirkonia yang halusmenghasilkan permukaan halus yang penting untukmencapai kinerja konektivitas yang tinggi, dengankoefisien ekspansi termal zirkonia menutupiserat optik. Zirkonia juga mempunyai kualitaselastisitas dan ketahanan fisik (BATAN, 2012).

ZrO2 juga telah ditemukan aplikasinya dalambidang teknis khusus seperti perangkat optiktransparan dan elektroda kapasitor elektrokimia,fuel cell, katalis, dan lapisan buffer untuksuperkonduktor (Sahar dkk, 2014). Namun, ZrO2

tidak hanya digunakan sebagai katalis tetapi jugasebagai oksida biner dengan TiO2. Telah ditemukanbahwa penambahan ZrO2 dapat meningkatkankeasaman permukaan dalam bentuk kelompok OH,yang dapat menghambat proses rekombinasi danmeningkatkan efisiensi kuantum. Beberapastabilitator ditambahkan untuk meningkatkan sifatanti-sintering TiO2, seperti ZrO2, SiO2, dan Al2O3

(Lie dkk. 2013).Campuran oksida telah banyak digunakan dalam

katalisis, karena karakteristik permukaan oksidadapat berubah akibat pembentukan situs baru padapermukaan komponen, atau penggabungan satuoksida kedalam kisi yang lain. Doping ZrO2

terhadap larutan padat titanium menunjukkanadanya peningkatan aktifitas fotokatalisis sinar UV.Perbedaan ukuran titanium dan zirkoniummenyebabkan bertambahnya volume kisi dan seluntuk mengubah struktur. Tomar L.J dkk (2013)melaporkan penggabungan ZrO2 terhadap TiO2

mengurangi ukuran partikel TiO2 dan meningkatkanluas permukaan yang bertujuan untuk mengubahinti dan koordinat geometri.

Di antara beberapa fotokatalisis semikonduktor,titania terbukti cocok untuk diaplikasikan dilingkungan karena daya oksidasi yang kuat,efektifitas biaya, dan stabil terhadap fotokorosi dankimia korosi dalam jangka panjang (Sun dkk.2011). Dalam penelitian yang dilakukan olehChuanzi dkk mengenai degradasi fotokatalisisRhodamin B dengan menggunakan ZrO2-dopingTiO2 pada skala pabrik didapatkan bahwa setelahpenambahan ZrO2 pada TiO2, efisiensi fotokatalitikuntuk mendegradasi pewarna Rhodamin B menjadi

tinggi. Aktifitas fotokatalisis nanosphare beronggaZrO2/TiO2 lebih unggul daripada TiO2 murni.Dampak dari penggabungan Zr+4 mengakibatkansifat fisika kimia berubah seperti sifat permukaandan strukturnya. Dampak lebih lanjut yaitu pertama,penggabungan ion Zr4+ ke dalam kisi titaniamengubah permukaan katalis. Campuran oksidaZrO2/TiO2 ada dalam bentuk tegangan denganenergi kisi yang tinggi ketika Zr4+ tersubstitusi keTi4+ dalam kisi TiO2 karena perbedaan ukuran iontitanium dan zirkonium. Beberapa lubang padapermukaan diharapkan dapat diimbangi regangankisi. Akibatnya, oksigen dapat terjebak padalubang-lubang dan meningkatkan aktifitasfotokatalisis. Kedua, umumnya band gap yangbesar mampu mereduksi oksidasi dengan kuat.Karena proses fotokatalitik dapat dianggap miripdengan sel elektrokimia, peningkatan band gapdalam reduksi oksidasi. Ketiga, luas permukaanyang besar dapat meningkatkan efisiensifotokatalisis. Dalam penelitian tersebut dilaporkanbahwa penggabungan Zr4+ menghambatpertumbuhan kristal anatase, namun akanmemperoleh ukuran anatase kristal yang lebih kecildan luas permukaan yang lebih besar. Semakinbesar luas permukaan, dapat memberikan sisi aktifpermukaan untuk mengadsorpsi dan membuatproses fotokatalitik lebih efisien. Dan, hasilnyabahwa hollow sphere ZrO2/TiO2 mampumendegradasi air limbah pewarna Rhodamine B.

Beberapa semikonduktor telah dipasangkandengan TiO2 untuk meningkatkan aktifitasfotokatalitik. Diantara semikonduktor, ZrO2

dianggap pasangan semikonduktor yang tepatdengan TiO2 karena dapat memperbesar luaspermukaan, menstabilkan anatase dan pasanganelektron. Komposit ZrO2/TiO2 lebih tebaldibandingkan dengan TiO2 murni, yaitu 10 dan 3m. Selain itu, Komposit ZrO2/TiO2 memilikilubang mikro pori yang lebih banyak dan lebihkasar dibandingkan dengan TiO2 murni, yangmenyebabkan senyawa organik dan foton dapatterserap. Foton membawa energi untuk frekuensiradiasi (Luo dkk. 2013).

Contoh lain aplikasi zirkonia pada lingkunganyaitu sebagai bahan komposit dalam pembuatanmembran, seperti penelitian yang dilakukan olehVinodh tahun 2013. Vinodh mencampurkanZirkonia (ZrO2) dengan membran QPSEBS(Quaternized Poly Styrene Ethylene Butylene PolyStyrene). Pada penelitiannya mengenai sintesiskomposit dalam pembuatan membrane denganzirkonia tersebut, dari diperoleh bahwa kompositmembran dengan ZrO2 dapat menyerap air lebihbanyak. Penyerapan air bertambah seiring denganbertambahnya kandungan zirkonia dalam ionexchange.

KESIMPULAN

Zirkonia merupakan salah satu barang tambangnon mineral yang berpotensi besar di Indonesia.Zirkonia tidak berada dalam keadaan murni dialam. Untuk mendapatkannya harus melaluiserangkaian proses terlebih dahulu. Sejauh ini,zirkonia banyak dijumpai sebagai komoditasperdagangan batu berlian imitasi dan aplikasinyapada bidang industri kimia, baik sebagai bahanbaku utama maupun sebagai bahan tambahan.Sebagai bahan baku utama misalanya pada pembuatkeramik, gelas, kaca, dan lain-lain. Dan sebagaibahan tambahan misalnya pada pembuatan lapisangigi. Namun, zirkonia memiliki potensi selainsebagai komoditas perekonomian, yaitukebermanfaatannya pada lingkungan hidup.Zirkonia memiliki kemampuan mendegradasipencemaran lingkungan. Namun zirkonia tidakdapat secara langsung digunakan untuk mengatasilimbah. Sehingga zirkonia harus diolah denganberbagai metode untuk meningkatkan karakternya.Aplikasi yang sedang dikembangkan adalah denganmelakukan doping ZrO2 terhadap TiO2 untukmenghasilkan semikonduktor fotokatalis dalammengelola air limbah.

DAFTAR PUSTAKA

Ajabshir, S.Z., dan Niasari, M.S., (2014). Synthesisof Pure Nanocrystalline ZrO2 Via a SimpleSonochemical Assisted Route. Journal ofIndustrial and Engineering Chemistry 20 : 3313-3319.

Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). (2012).Informasi Umum Zirkonium, Pusat TeknologiAkselerator dan Proses Bahan, Yogyakarta.

Emsley, J. (2014). The A-Z of Zirconium. NatureChemistry (book), Vol 16, March 2014,Macmillan Published Limited : 254.

http://esdm.go.id/glosarium.html?sort=2&limit=20&limitstart=0. Diakses tanggal 14 Oktober 2014

Lie, M., Zhang, S., Lv, L., Wang, M., Zhang, W.,and Pan, B. (2013). A thermally stablemesoporous ZrO2–CeO2–TiO2 visible lightphotocatalyst, Chemical Engineering Journal229 : 118–125.

Luo, Q., Chai, Q., Lie, X., Pan, Z., Lie, Y, Chen,X., Yan, Q. (2013). Preparation andcharacterization of ZrO2/TiO2 compositephotocatalytic film by micro-arc oxidation,Trans Nonferrous Met. Soc. China 23 : 2945-2950.

Saridag, S., Tak, O., and Alniacik, G. (2013). BasicProperties and Types of Zirconia: An overview,World of journal Stomatology, August 2013, 2(3) : 40-47, ISSN online 2218-6263

Sun, C., Liu, L., Qi, L., Li, H., Zhang, H., Li, C.,Gao, F., and Dong, L. (2011). Efficientfabrication of ZrO2-doped TiO2 hollow

nanospheres with enhanced photocatalyticactivity of rhodamine B degradation, Journal ofColloid and Interface Science : 288-297.

Susiantini, E. (2013). Optimasi Kondisi PembuatanZirconium Basic Sulphate (ZBS) dari ZirconiumOxychloride (ZOC), J. Iptek Nuklir GanendraVol. 16, No. 1, Januari 2013, Yogyakarta : 18 –25, ISSN 1410-6987.

Tomar, L.J., dan Chakbaraty, B. S. (2013).Synthesis, structural and optical properties ofTiO2-ZrO2 nanocomposite by hydrothermalmethod. Adv. Mat. Lett, 4 (1) : 64-67.

Vinodh, R., Aziz, A., Jung, E. M., and Jeon, U.J.(2013). New Composite Membrane fromQuaternized Polymer and Nano Zirconia :Synthesis, Characterization and itsAntimicrobial Properties, International Journalof Control and Automation, Vol.6, No.6, SouthKorea : 21-30.

Witoyo dan Anggraeni, W. (2013). Sintesis danKarakterisasi ZrO2-CuO sebagai FungsiPerbandingan Mol, Fakultas MIPA UniversiatsLampung.


PENGOLAHAN AIR RAWA MENJADI AIR BERSIH DI DAERAH TIMBANGANINDRALAYA (-3,201341 LS 104,6513881 BT) MENGGUNAKAN MEMBRAN

ULTRAFILTRASI

Prahady S.1*, J. Prihantoro S2 , A. Rumaiza2

1Dosen Jurusan Teknik Kimia FT Unsri2Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia FT Unsri

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas SriwijayaJl. Raya Inderalaya – Prabumulih KM. 32 Inderalaya 30662


ABSTRAK: Air rawa banyak mengandung senyawa organik terlarut yang terdiri dari ionik dan non ionik, unsur-unsur asam seperti sulfat, khlorida,dan nitrat yang melebihi kondisi normal air pada umumnya. Kondisi seperti itusangat berbahaya apabila air rawa digunakan untuk keperluan sehari-hari. Oleh karena itu perlu adanya pengelolaansumber daya air rawa dengan benar salah satunya dengan menggunakan membran. Penelitian ini menggunakanmembran Ultrafiltrasi dengan bahan polimer. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi optimum laju alir(Flow rate) dari variasi yang telah ditentukan guna menghasilkan permeat dengan kualitas yang baik. Variasi lajualir yang telah di tentukan adalah, 4 liter/menit, 5 liter/menit, 6 liter/menit, 7 liter/menit, dan 8 liter/menit.. Hasilanalisa yang didapat menunjukan penurunan kandungan untuk setiap parameter, hal ini menyebabkan peningkatankualitas dari air rawa. Penurunan yang signifikan terjadi pada parameter kandungan logam besi, yaitu dari 1,595ppm menjadi 0,098 ppm, turbiditi sebesar 42,3 NTU menjadi 0,50 NTU, TDS sebesar 52,4 ppm menjadi 44,9 ppm,TSS sebesar 46,9 menjadi 3,4 ppm, konduktivitas sebesar 64,3 mikro siemens menjadi 50,9, dan pH yang mendekatinetral. Permeat yang dihasilkan kadarnya sudah sesuai dengan baku mutu air bersih berdasarkan peraturan MenteriKesehatan no.492/MENKES/IV/2010.

Kata Kunci: air rawa, membran ultrafiltrasi, permeat

ABSTRACT: Swamp water contain many dissolved compounds consist of ionic and non-ionic, acid element likesulfate, chloride, and nitric exceed normal water condition. This condition is very dangerous if swamp water usedfor daily activities. To make it normal, we need to treat it with the right way. This research use polymerultrafiltration membrane. The objective of this research is to find the optimum flow rate condition based on flow ratevariation and acquired permeate quality. Flow rate of swamp water varies from 4 L/min, 5 L/min, 6 L/min, 7 L/min,8 L/min. Analysis result show decrease for all parameter, it make better quality swamp water. iron compounddecrease from 1.595 ppm to 0.09 ppm; turbidity from 42.3 NTU to 0.50 NTU; TDDS from 52.4 ppm to 44,9 ppm;TSS from 46.9 to 3.4 ppm; conductivity from 64.3 micro siemens to 50.9 micro siemens and pH close to neutralstate. This result show that marsh water with ultra filtration membrane treatment eligible as domestic water sourcebased on PERMENKES no. 492/MENKES/IV/2010.

Keywords: swamp water, ultrafiltration membrane, permeate

PENDAHULUAN

Pemenuhan kebutuhan air bersih merupakanmasalah yang sangat penting dan belum diatasi diKota Indralaya, Provinsi Sumatera Selatanterutama didaerah pedesaan dan daerahterpencilnya. Luas lahan rawa untuk wilayah KotaIndralaya itu sendiri 45% dari 472,33 km2 luaskota Indralaya (www.ogan ilir.go.id) . Denganluasnya daerah lahan bergambut atau daerah rawadi Kota Indralaya ini akan sangat bermanfaatapabila itu dimanfaatkan untuk mengatasipermasalahan kebutuhan air bersih saat ini. Air didaerah bergambut atau daerah rawa memilikiintensitas warna yang tinggi, pH berkisar antara 3-

5, dan berikatan kuat dengan ion logam (Elvinadan Zulfikar, 2013). Adapun tujuan dari penelitianini adalah:1. Menentukan kondisi optimum laju alir

(flowrate) dari variasi yang telah ditentukanguna menghasilkan permeat dengan kualitasyang baik.

2. Mengetahui besarnya hasil kandungan logambesi (Fe), turbiditi, TDS, TSS, konduktifiti,pH pada setiap unit filtrasi.

Air RawaKarakteristik air yang terdapat di daerah rawa

biasanya memiliki warna merah kecoklatan, pHrendah, terdapat kandungan zat-zat organik dan

Prahady S., et al.

besi yang tinggi. Adapun karakteristik air rawasebagai berikut:

Tabel 1. Karakteritik air rawa

No. Parameter Satuan Konsentrasi

Standar baku

airbersih

1 Kekeruhan NTU 6,57 52 TDS mg/l 0,6 5003 pH 5,5 6,5 -

8,54 Kesadaha

nmg/l 3,2 500

5 AngkaKMnO4

mg/l 13 10

6 Besi (Fe) mg/l 4,85 0,37 Mangan

(Mn)mg/l 0,7 0,4

8 ZatOrganik

mg/l 22,28 10

Sumber :(Nusa Idaman Said, 1999)

Persyaratan Kualitas Air MinumBerdasarkan ketentuan WHO maupun

Departemen kesehatan setempat serta ketentuan-ketentuan lainnya yang berlaku seperti APHA(American Public Health Association atauAsosiasi Kesehatan Masyarakat AS), kelayakan airdalam pemenuhan kebutuhan hidup manusiaditentukan sesuai dengan persyaratan kualitassecara fisik, kimia dan biologis.

Karakteristik secara fisik:1. Kekeruhan2. Bau3. Rasa4. Warna5. Temperatur

Karakteristik Kimia:1. Derajat keasaman (pH)2. Alkalinitas3. Tingkat kesadahan

Karakteristik BiologiBakteri, jenis bakteri yang dihindari untuk air

minum adalah bakteri Escherichia coliyangmerupakan koliform yang dijadikan indikatordalam penentuan kualitas air minum

Teknologi MembranMembran merupakan suatu unit pemisahan

yang memisahkan media dalam dua fase.Ketebalan membran bervariasi, ada yang tebal dan

ada yang tipis, ada yang memiliki ukuran poriyang homogen dan ada juga yang heterogen.Selain untuk proses filtrasi, membran jugaberfungsi untuk meningkatkan konsentrasi dankemurnian dari suatu larutan. Teknologipemisahan dengan menggunakan membran inimemiliki berbagai keuntungan dibandinganmetode pemisahan lainnya (Subriyer N. 2013).

Kinerja atau efisiensi perpindahan didalammembran ditentukan oleh dua parameter yaitupermeabilitas dan selektifitas. Beberapa faktoryang mempengaruhi penggunaan membran yaitu:1. Ukuran molekul2. Bentuk membran3. Bahan membran4. Karakteristik larutan5. Parameter operasional

Keunggulan yang dimiliki teknologimembran antara lain (Nasir S, 2013) :1. Pemisahannya berdasarkan molekul sehingga

pemisahan dapat beroperasi pada temperaturrendah (temperature ambient).

2. Pemakaianan energi yang relatif rendahkarena biasanya pemisahan menggunakanmembran tidak melibatkan perubahan fasa.

3. Tidak menggunakan zat bantu kimia dan tidakada tambahan produk buangan.

4. Bersifat modular, artinya di scale-up denganmemperbanyak unitnya.Dapat digabungkan dengan jenis operasilainnya.

METODE PENELITIAN

Pada penelitian ini menggunakan metodeeksperimen yang dilakukan di LaboratoriumPemisahan Jurusan Teknik Kimia UniversitasSriwijaya.

Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan adalah :1) Filter Membran Ultrafiltrasi2) Filter Membran Mikrofiltrasi ukuran 5

mikro meter3) Filter Membran Mikrofiltrasi ukuran 1

mikro meter4) Selang plastik5) Pressure gauge6) Pipa PVC7) Pompa air8) Flowmeter9) pHmeter10) TDS meter11) Erlenmeyer12) Gelas ukur13) Ember Plastik

Pengolahan Air Rawa Menjadi Air Bersih di Daerah Timbangan Indralaya (-3,201341 LS 104,6513881 BT)Menggunakan Membran Ultrafiltrasi

Bahan yang digunakan adalah:Air rawa di daerah Timbangan Indralaya,

Kabupaten Ogan Ilir. Tepatnya pada -3,201341lintang selatan 104, 6513881 bujur timur.

Rangkaian Peralatan

Gambar 1. Skema Rangkaian Pengolahan AirRawa

Sebelum masuk kedalam membranultrafiltrasi feed (air rawa) dialirkan terlebih dahuludari tangki penampungan melalui pipa denganbantuan pompa, kemudian melewati beberapapretreatment didalam filter yang berisi mikro filterukuran 5 mikron, mikro filter ukuran 1 mikron, dankarbon aktif. Feed yang mengalir ke dalammembran ultrafiltrasi tersebut akan melewati pori-pori dinding dari membran dengan alirancrossflow. Adapun kondisi operasi yang telahditetapkan untuk tiap filter divariasikan antara flowrate 4 L/m, 5 L/m, 6 L/m, 7 L/m, dan 8 L/m denganwaktu operasi adalah 4 menit.

HASIL PENELITIAN

Hasil Analisa Sampel Awal

Berikut hasil analisanya sebagai berikut :

Tabel 2. Hasil analisa sampel awal

Parameter Satuan Hasil Kadarmaksimum

yangdiperboleh

kanPh - 6,4 6,5-8,5

Konduktivitas

MikroSiemen

s

64,3 -

Turbidity/Kekeruhan

NTU 42,3 5

Fe Ppm 1,595 0,3

TSS Ppm 46,9 500

TDS Ppm 52,4 500

Analisa pH

Gambar 1. Grafik hasil analisa pH pada flow rate4



7,47,3 7,3

7,2

7

7,2

7,4

7,6

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

pH

Flow rate 4

7,4

7,3

7,2 7,2

7,1

7,2

7,3

7,4

7,5

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

pH

Flow rate 5

7,47,3 7,3

7,2

7

7,2

7,4

7,6

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

pH

Flow rate 6

Prahady S., et al.


Gambar 6. Grafik hasil analisa pH pada flow rate

8

Pada gambar 2–6 menunjukkan hasilpengukuran pH air rawa setelah proses filtrasi.Penyebab pH disini naik secara drastis kearah basadan kemudian turun dari 7,4-7,2. Hal inidisebabkan karena senyawa-senyawa organikmaupun anorganik seperti asam-asam mineralbebas yang terdapat di air rawa hampir semuanyatersaring pada filter 5 mikron, hal itulah yangmenyebabkan pH air rawa bergeser kearah basadan kemudian setelah melewati tahap-tahaplainnya ph cenderung akan bergeser kearah netral(pH 7).

Analisa Turbidity/Kekeruhan (NTU)

Gambar 7. Grafik hasil analisa turbiditi pada flowrate 4



Gambar 10. Grafik hasil analisa turbiditi padaflow rate 7

Gambar 11. Grafik hasil analisa turbiditi padaflow rate 8

Gambar 7–11 menunjukkan hasil analisaturbiditi air rawa setelah difiltrasi menggunakan

7,47,3

7,2 7,2

7,17,27,37,47,5

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

pHFlow rate 7

7,47,3

7,2 7,2

7,17,27,37,47,5

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

pH

Flow rate 8

38,231,4

14,5

1,030

1020304050

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

turb

iditi

(NTU

)

Flow rate 4

36,929,5

14

0,830

10203040

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

turb

iditi

(NTU

)

Flow rate 5

36,127,4

12,90,79

0

20

40

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFtu

rbid

iti (N

TU)

Flow rate 6

34,826,6

12,50,5

0

20

40

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFtu

rbid

iti (N

TU)

Flow rate 7

35,728

13,20,64

0

20

40

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFtu

rbid

iti (N

TU)

Flow rate 8


membran ultrafiltrasi. Didapatkan hasil flowrateterbaik yaitu, pada flowrate 7 liter/menit. Dimanapada filter 5 mikron diperoleh turbiditi sebesar34,8 NTU, pada filter 1 mikron bernilai 26,6 NTU,pada karbon aktif bernilai 12,5 NTU, dan padamembran ultrafiltrasi bernilai 0,50 NTU.Kemudian turbiditi air rawa kembali naik padaflow rate 8, hal ini dikarenakan adanya deposisiirreversible dari partikel-partikel yang ada didalamair rawa pada permukaan membran kemudiandengan tekanan yang lebih besar partikel-partikeltadi dapat lolos dari pori-pori membran.

Analisa TDS (ppm)

Gambar 12. Grafik hasil analisa TDS pada flowrate 4





Gambar 12 – 16 menunjukkan hasil analisaTDS air rawa setelah difiltrasi menggunakanmembran ultrafiltrasi. Nilai TDS terus berkurangseiring bertambahnya jumlah pra-treatment yangtelah di lalui air. Setelah analisa didapatkan hasilflowrate terbaik diantara variasi lainnya yaitu,pada flow rate 7 liter/menit. Dimana pada filter 5mikron diperoleh TDS sebesar 48,1 ppm, padafilter 1 mikron bernilai 47,1 ppm, pada karbonaktif bernilai 45,6 ppm, dan pada membranultrafiltrasi bernilai 44,9 ppm. Berdasarkanketentuan mentri kesehatan, standar TDS dalam airbersih adalah 10 – 50 ppm.

Analisa TSS (ppm)

Gambar 17. Grafik hasil analisa TSS pada flow

49,1 48,246,4 45,6

4244464850

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TDS

(ppm

)

Flow rate 4

48,9 47,9 46,1 45,3

40

45

50

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TDS

(ppm

)

Flow rate 5

48,6 47,545,9 45,1

4244464850

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TDS

(ppm

)

Flow rate 6

48,1 47,145,6 44,9

4244464850

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TDS

(ppm

)

Flow rate 7

48,5 47,745,9 45

4244464850

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TDS

(ppm

)

Flow rate 8

45,3 42,224,6

4,60

204060

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TSS

(ppm

)

Flow rate 4

Prahady S., et al.

rate 4

Gambar 18. Grafik hasil analisa TSS pada flowrate 5




Gambar 17 – 21 menunjukkan hasil analisaTSS air rawa setelah filtrasi. Setelah analisa

didapatkan hasil flow rate terbaik yaitu, padaflowrate 7 liter/menit. Dimana pada filter 5 mikrondiperoleh TDS sebesar 42,3 ppm, pada filter 1mikron bernilai 40,7 ppm, pada karbon aktifbernilai 22,9 ppm, dan pada membran ultrafiltrasibernilai 3,4 ppm. Berdasarkan ketentuan MentriKesehatan, standar TDS dalam air bersih adalah 10– 50 ppm

Analisa Fe (ppm)

Gambar 22. Grafik hasil analisa logam Fe padaflow rate 4



44 4224

4,30

50

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TSS

(ppm

)

Flow rate 5

43,1 41,123,5

3,90

50

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TSS

(ppm

)

Flow rate 6

42,3 40,722,9

3,40

204060

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TSS

(ppm

)

Flow rate 7

42,9 41,323,6

3,60

204060

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

TSS

(ppm

)

Flow rate 8

1

0,951

0,452 0,301

0

1

1

2

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

loga

m F

e (p

pm)

Flow rate 4

10,921

0,368 0,205

0112

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFlo

gam

Fe

(ppm

)

Flow rate 5

0,9980,801

0,35 0,195

0

0,5

1

1,5

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFlo

gam

Fe

(ppm

)

Flow rate 6




Dari gambar 22 - 26.dapat dilihat bahwaterjadi penurunan kandungan logam Fe disetiapsampling point, dan diperoleh hasil terbaik padaflow rate 7 liter/menit. Dimana kandungan besipada sampel awal yaitu, 1,595 ppm yang melebihikadar maksimum yang diizinkan yaitu, 0,3 ppm.Pada filter 5 mikron kandungan besi sebesar 0,863ppm, lalu pada filter 1 mikron sebesar 0,668 ppm,pada filter karbon aktif sebesar 0,291 ppm danpada membran ultrafiltrasi diperoleh kandunganFe yang sudah sangat jauh lebih baik, yaitu 0,098ppm.

Analisa Daya Hantar Listrik/Konduktivitas (mikroSiemens)

Gambar 27. Grafik hasil analisa konduktivitaspada flow rate 4





0,8630,668

0,2910,098

0

0,5

1

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFlo

gam

Fe

(ppm

)Flow rate 7

0,9840,745

0,325 0,1330

0,51

1,5

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFlo

gam

Fe

(ppm

)

Flow rate 8

59,5 58,955,6

52,3

4550556065

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFko

nduk

tifita

s (µ

siem

ens)

Flow rate 4

59,2 58,455,2

51,9

45505560

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

kond

uktif

itas (

µsie

men

s)

Flow rate 5

59,2 5855

51,8

45

50

55

60

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

kond

uktif

itas (

µsie

men

s)

Flow rate 6

58,9 57,153,3

50,9

45

50

55

60

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUFko

nduk

tifita

s (µ

siem

ens)

Flow rate 7

59,4 5853,8 51,1

4550556065

filter 5mikron

filter 1mikron

karbonaktif

membranUF

kond

uktif

itas (

µsie

men

s)

Flow rate 8

Prahady S., et al.

Dari gambar 26 - 31.diperoleh bahwa flowrate yang paling optimal untuk proses filtrasi iniadalah pada flow rate 7 liter/menit, dimana padadata hasil penelitian menunjukkan nilai palingrendah baik pada analisa pH, kekeruhan, TDS,TSS, kandungan logam besi maupun daya hantarlistrik. Pada filter 5 mikron konduktivitasnyabernilai 58,9 mikro siemens, lalu pada filter 1mikron bernilai 57,1 mikro siemens, pada karbonaktif turun menjadi 53,3 mikro siemens, dan padamembran ultrafiltrasi menjadi 50,9 mikrosiemens.

KESIMPULAN

1. Laju alir optimum pada pengolahan air rawamenjadi air bersih menggunakan membraultrafiltrasi adalah 7LPM.

2. Hasil analisa akhir menunjukkan penurunanyang signifikan terjadi pada setiap parameteryaitu, kandungan logam besi, yaitu dari 1,595ppm menjadi 0,098 ppm, turbiditi sebesar 42,3NTU menjadi 0,50 NTU, TDS sebesar 52,4ppm menjadi 44,9 ppm, TSS sebesar 46,9menjadi 3,4 ppm, konduktivitas sebesar 64,3mikro siemens menjadi 50,9, dan ph yangmendekati netral

DAFTAR PUSTAKA

Agmalini, Shinta, Narke N L, Subriyer N. 2013.Peningkatan kualitas Air RawaMenggunakan Membran Keramik BerbahanTanah liat Alam dan Abu terbang batubara.Universitas Sriwijaya: Palembang.

Departemen Kesehatan. 2010. PersyaratanKualitas Air minum.:http://www.hukor.depkes.go.id/up_prod_permenkes/PMK%20No.%20492%20ttg%20Persyaratan%20Kualitas%20Air%20Minum.pdf

http://www.oganilirkab.go.id/index.php/profil-16-kecamatan/23-kecamatan-indralaya-utaradiakses pada 20 Jini 2014

Elvina, Zulfikar. 2013. Penurunan KonsentrasiOrganik Air Gambut Ecara Aop (AdvancedOxidation Processes) Dengan FotokimiaSinar Uv dan Uv-Peroksidasi. (online)http:snyube2013.pnl.ac.id/download/makalah/R034.pdf diakses pada 20 Juni 2014.

Nasir, S, Amelin H, Dani S. 2013. PengaruhKoagulan Polyaluminum Klorid dan SodiumAlginate Terhadap Kualitas Air Bersih yangDihasilkan pada Pengolahan Air Sungai dan

Air Rawa dengan Filter Keramik. UniversitasSriwijaya: Palembang.

Said, Nusa Idaman. 1999. Kesehatan Masyarakatdan Teknologi Peningkatan kualitas Air.(online)http:www.kelair.bppt.go.id/Publikasi/BukuAirMinum/BAB8GAMBUT.pdf diakses pada20 Juni 2014.


PENGARUH RASIO MOLAR DAN VOLUME REAGEN FENTON PADAPENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGAN MENGGUNAKAN

REAGEN FENTON DAN KARBON AKTIF

T.E.Agustina1*, A.Prasetyo 1, C.A.Hafiz1

1Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, PalembangCorresponding author: [email protected]

ABSTRAK: Industri tahu adalah industri kecil yang banyak tersebar di kota besar dan di pedesaan. Meningkatnyajumlah industri tahu mengakibatkan semakin meningkat pula limbah dari industri tahu tersebut.Permasalahan yangkerap muncul dalam industri tahu tradisional adalah pengolahan limbah yang belum baik.Limbah dari industri tahuterbagi menjadi dua bagian yaitu limbah padat dan cair.Limbah padat digunakan untuk pakan ternak sedangkanlimbah cair biasanya dibuang begitu saja di selokan atau sungai terdekat tanpa diolah terlebih dahulu. Hal ini tentusaja sangat mengganggu karena selain baunya yang tidak enak, air limbah tahu akan mencemari perairan disekitarnya yang dapat menyebabkan rusaknya habitat di lingkungan tersebut. Salah satu alternatif yang tepat untukmenanggulangi pencemaran lingkungan akibat limbah cair ini adalah dengan menggunakan kombinasi reagenFenton dan karbon aktif.Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengolahan air limbah tahu menggunakan duametode yaitu pengolahan air limbah denganmenggunakan reagen Fenton dan pengolahan air limbah menggunakankombinasi reagen Fenton dan karbon aktif sebagai adsorben. Dalam penelitian ini digunakan variabel perbandingankonsentrasi molar reagen Fenton dan volume reagen Fenton. Untuk pengolahan dengan adsorben, setelah limbahdioksidasi dengan reagen Fenton maka dilewatkan kedalam kolom adsorpsi karbon aktif dengan tinggi karbon aktifdi dalam kolom yaitu 20 cm. Karbon aktif yang digunakan berbentuk granular, dengan variabel tetap yaitu waktuproses selama 1 jam,kecepatan pengadukan 200 rpm dan volume sampel 250 ml. Parameter yang dipelajari daripenelitian ini adalah Nilai COD, TSS dan pH. Dari hasil penelitian ini didapatkan degradasi nilai COD tertinggiyaitu 92%, nilai TSS sebesar 136 mg/L,dan perubahan nilai pH menjadi 5,5 dengan menggunakan metodekombinasi reagen Fenton dan karbon aktif, perbandingan konsentrasi molar reagen Fenton 1:80 dan volume reagenFenton sebanyak 50 ml.

Kata Kunci: air limbah industri tahu, reagen Fenton, adsorpsi, karbon aktif

ABSTRACT: Tofu industri is a small industri which spread in many cities and rurals. The increasing number oftofu industries has increased tofu waste. The waste from tofu industries consist of two parts, solid waste and liquidwastes. The solid waste was used for animal feed, while most of the liquid waste just discharged to the nearest seweror river without any treatment. This matter generated a problem, not only because of foul odor generated, but thetofu wastewater also pollute aquatic system so can damaged habitat in that environmentment. One of alternative toovercome the environmental pollution due to tofu wastewater is by using a combination of Fenton reagent andactivated carbon. The objective of this research was to study the tofu wastewater treatment by means of twomethods,namely wastewater treatment by using Fenton reagent and wastewater treatment by using a combination ofFenton reagent and activated carbon as an adsorbent. The research used the ratio of the molar concentration ofFenton reagent and volume as variables. For the treatment with an adsorbent, after oxidation by Fenton Reagent thewastewater then passed into a column of activated carbon with the adsorbent height of 20 cm, Granular activatedcarbon was used where the fixed variables were 1 hour of reaction time, 20 rpm of stirring speed, and samplevolume used of 200 ml. Parameters of this researchare COD, TSS and pH value. The highest COD degradation is92%, TSS value of 136 mg/L and the pH value changes into 5,5 by using a combination of Fenton reagent andactivated carbon, the molar ratio concentration of Fenton reagen is 1:80 and Fenton reagent volume was 50 ml.

Keywords: tofu industri wastewater, Fenton’s reagent, adsorption, activated carbon

T. E. Agustina, et al.

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan Negara agraris yangmempunyai keragaman hasil pertanian, diantaranyakedelai. Kedelai merupakan salah satu komoditaspertanian yang memiliki banyak kegunaan sepertidapat diolah menjadi tempe, kecap, susu kedelai,makanan ringan, dan tahu. Tahu sudah sejak lamadikonsumsi sebagai lauk pauk.Menurut SNI 01-3142-1998, tahu didefinisikan sebagai suatu produkmakanan berbentuk padatan lunak yang dibuatmelalui proses pengolahan kedelai (Glycine sp.)dengan cara mengendapkan proteinnya, denganatau tanpa penambahan bahan lain yang diizinkan(Rahayu, 2012).

Kacang kedelai sebagai bahan dasarpembuatan tahu mempunyai kandungan proteinsekitar 30-45%, sehingga kedelai merupakanmakanan yang mengandung protein paling tinggidibandingkan dengan daging, ikan dan telur. Secaragaris besar proses pembuatan tahu dibagi menjadidua yaitu, pembuatan ekstrak susu kedelai danpenggumpalan susu kedelai. Pembuatan ekstrakdibuat dengan cara perendaman, penggilingan,perebusan dan penyaringan kedelai.Prosespengendapan protein dilakukan pada titikisoelektriknya, yaitu suatu kondisi dimana telahterbentuk gumpalan (padatan) protein yangsempurna pada suhu 500C, dan cairan telah terpisahdari padatan protein tanpa atau dengan penambahanzat lain yang diizinkan seperti bahan pengawet danbahan pewarn (Hartati, 1994). Penggumpalan tahudilakukan dengan penambahan bahan penggumpalasam asetat atau garam CaSO4, pada umumnyaproses produksi tahu di Indonesia masih tergolongtradisional karena menggunakan bahan penggumpaltersebut (P3TP IPB, 1981).

Salah satu limbah industri yang berpotensimencemari lingkungan yaitu limbah cair industritahu.Limbah cair industri tahu mengandungsejumlah besar karbohidrat, lemak dan protein.Molekul organik yang terdapat dalam limbah cairindustri tahu secara garis besar mengalamiperombakan terutama karbohidrat, lemak danprotein yang terkandung didalamnya yangdilakukan oleh mikroorganisme pengurai. Bahanorganik kompleks berupa karbohidrat, lemak danprotein mula-mula diubah menjadi bentukpersenyawaan yang lebih sederhana glukosa,gliserol, asam lemak dan asam amino. Asam aminoyang merupakan hasil dari perombakan proteinakan dioksidasi menjadi nitrogen amonia (NH3)dan senyawa karboksil. Senyawa (NH3) akandioksidasi lagi menjadi nitrit (NO2

-). Apabilaoksigen tersedia akan dioksidasi lagi menjadi nitrat(NO3

-) (Pelczar dan Chan, 1996). Bahan organikyang terdapat pada limbah cair industri tahuapabila berada dalam konsentrasi tinggi danlangsung dibuang tanpa pengolahan akan

menimbulkan pencemaran pada lingkunganperairan (Nurhasan dan Pramudyanto, 1997).

Suatu hasil studi tentang karakteristik airbuangan industri tahu-tempe di Medan (BappedalMedan, 1993), dilaporkan bahwa air buanganindustri tahu rata-rata mengandung COD, TSS danminyak/lemak berturut-turut sebesar 7050, 4743dan 26 mg/L. Sementara EMDI – Bapedal (1994)melaporkan kandungan rata-rata 6520 dan 1500mg/L. Bila dibandingkan dengan baku mutu limbahcair bagi kegiatan industri menurut PerMenLH No.15 Tahun 2008tentang baku mutu limbah cair bagikegiatan pengolahan kedelai. Kadar maksimumyang diperbolehkan untuk COD,TSS dan pHberturut-turut adalah 300 mg/L, 200 mg/L, dan 6-9sehinga jelas bahwa limbah cair industri tahu telahmelampaui baku mutu yang dipersyaratkan.

Menurut Eddy Prihantoro (2010) sebagaiAsisten Deputi Analisis Kebutuhan Iptek padaDeputi Pendayagunaan dan Permasyarkatan IptekKementrian Ristek menyatakan bahwa industri tahuternyata merupakan salah satu industri penyumbangemisi yang signifikan.Jumlah industri tahu diIndonesia pada tahun 2010 mencapai 84.000 unitusaha. Dengan kapasitas produksi lebih dari 2,56juta ton per tahun, industri tahu ini memproduksilimbah cair sebanyak 20 juta meter kubik per tahundan menghasilkan emisi sekitar 1 juta ton CO2

ekivalen.Limbah cair tahu dengan karakteristik

mengandung bahan organik tinggi dan kadar BOD,COD yang cukup tinggi pula, jika langsungdibuang ke badan air, jelas sekali akan menurunkandaya dukung lingkungan. Sehingga industri tahumemerlukan suatu pengolahan limbah yangbertujuan untuk mengurangi resiko bebanpencemaran yang ada.Mengingat industri tahumerupakan industri dengan skala kecil, makamembutuhkan intalasi pengolahan limbah denganperalatan yang sederhana, biaya operasiona yangmurah, memiliki nilai ekonomis dan ramahlingkungan. Saat ini metode yang sedangberkembang dalam mengolah air limbah adalahdengan proses oksidasi lanjut (Advanced OxidationProcesses) yang akan mengoksidasi zat-zatpencemar sehingga menjadi zat-zat yang tidakberbahaya bagi lingkungan.

Limbah cair pada proses produksi tahu berasaldari proses perendaman, pencucian kedelai,pencucian peralatan proses produksi tahu,penyaringan dan pengepresan/pencetakan tahu.Sebagian besar limbah cair yang dihasilkan olehindustri pembuatan tahu adalah cairan kental yangterpisah dari gumpalan tahu yang disebut denganair dadih (whey). Cairan ini mengandung kadarprotein yang tinggi dan dapat segera terurai.Limbah ini sering dibuang secara langsung tanpapengolahan terlebih dahulu sehingga menghasilkanbau busuk dan mencemari lingkungan.

Pengaruh Rasio Molar dan Volume Reagen Fenton pada Pengolahan Air Limbah Industri Tahu dengan MenggunakanReagen Fenton dan Karbon Aktif

Selain menghasilkan limbah cair, industrytahu juga menghasilkan limbah padat. Limbahpadat dari hasil proses produksi tahu berupa ampastahu. Air limbah industri tahu dihasilkan dari prosespencucian, perebusan, pengepresan dan pencetakantahu sehingga kuantitas air limbah yang dihasilkansangat tinggi. Air limbah industri tahu mengandungpolutan organik yang cukup tinggi serta padatantersuspensi maupun terlarut yang akan mengalamiperubahan fisika, kimia, dan biologi. Berikut iniadalah data-data karakteristik limbah cair industritahu:

Tabel 1. Karakteristik air limbah industri tahu

No Karakteristik limbahcair industri tahu

Nilai

1 Padatan Terendap 170-190 mg/L2 Padatan Tersuspensi 638-660 mg/L3 Padatan Total 668-703 mg/L4 Warna 2225-250 pt CO5 Kekeruhan 524-585 FTU6 Amoniak-Nitrogen 23,3-23,5 mg/L7 Nitrit-Nitrogen 0,1-0,5 mg/L8 Nitrat-Nitrogen 3,5-4,0 mg/L9 PH 4 – 6

10 BOD 6000-8000mg/L

11 COD 7500-14000 mg/L

12 Karbohidrat 0,51 %13 Pati 0,46 %

Sumber : Nurhasan dan Pramudyanto (1997)

Menurut Dhahiyat (1990) di dalam 100 gramtahu terdapat 7,8 gram protein, 4,6 gram lemak dan1,6 gram karbohidrat. Polutan organik yang cukuptinggi tersebut apabila terbuang ke badan airpenerima dapat mengakibatkan terganggunyakualitas air dan menurunkan daya dukunglingkungan perairan di sekitar industri tahu.Penurunan daya dukung lingkungan tersebutmenyebabkan kematian organisme air, terjadinyaalga blooming sehingga menghambat pertumbuhantanaman air lainnya dan menimbulkan bau(Rossiana, 2006).

Herlambang (2002) menyatakan bahwadampak yang ditimbulkan oleh pencemaran bahanorganik limbah industri tahu adalah gangguanterhadap kehidupan biotik yang disebabkan olehmeningkatnya kandungan bahan organik. Selamaproses metabolisme oksigen banyak dikonsumsi,sehingga apabila bahan organik dalam air sedikit,oksigen yang hilang dari air akan segera digantioleh oksigen hasil proses fotosintesis dan olehreaerasi dari udara. Apabila konsentrasi bebanorganik terlalu tinggi, maka akan tercipta kondisianaerobik yang menghasilkan produk dekomposisi

berupa amonia, karbondioksida, asam asetat,hirogen sulfida, dan metana.

Senyawa-senyawa tersebut sangat toksik bagisebagian besar hewan air, dan akan menimbulkangangguan terhadap keindahan (gangguan estetika)yang berupa rasa tidak nyaman dan menimbulkanbau. Bila kondisi anaerobik tersebut dibiarkan makaair limbah akan berubah warnanya menjadi cokelatkehitaman dan berbau busuk. Apabila limbah inidialirkan ke sungai maka akan mencemari sungaidan bila masih digunakan sebagai pemenuhkebutuhan sehari-hari maka akan menimbulkangangguan kesehatan (Kaswinarni, 2007).

Suhu limbah cair yang berasal dari rebusankedelai mencapai 70°C. Apabila setiap hari perairanmemperoleh pasokan limbah cair dengan suhu yangtinggi maka akan membahayakan kehidupanorganisme air. Suhu yang optimum untukkehidupan dalam air adalah 25-30°C. Air sungaiyang suhunya naik akan mengganggu kehidupanhewan maupun tanaman air karena kadar oksigenterlarut akan turun bersamaan dengan kenaikansuhu (Wardhana, 2004).

Pengolahan limbah cair industri tahu sampaisaat sekarang kebanyakan hanya menampunglimbah cair kemudian didiamkan beberapa saat laludibuang ke sungai.Cara ini memerlukan kapasitaspenampungan limbah cair yang sangatbesar.Terlebih lagi apabila kapasitas industri tahucukup besar, maka dihasilkan limbah cair industritahu yang sangat banyak (Darsono, 2007).

Polutan air limbah tahu tersebut dilakukanoleh mikroorganisme yang tidak memerlukanoksigen bebas atau secara anaerob.Memang haltersebut dapat berjalan walaupun memerlukanwaktu yang cukup lama. Supaya proses pengolahandapat berjalan lebih efektif, maka perlu dicarikondisi yang paling baik bagi pertumbuhanmikroorganisme. Mikroorganisme dapat hidupdengan baik pada kondisi pH limbah cair mendekatinetral.Limbah cair industri tahu bersifat asamsehingga sebelum diolah perlu dinetralkan terlebihdahulu dengan kapur agar kerja mikroorganismeberlangsung dengan baik. Mengingat waktu yangcukup panjang dalam proses pengolahan air limbahtahu secara anaerob, maka perlu dicari jalan ke luaruntuk mendapatkan proses yang singkat namunbiayanya tetap murah (Darsono, 2007).

Limbah cair pabriktahu memiliki kandungansenyawa organik tinggi yang memiliki potensiuntuk menghasilkan biogas melalui prosesanaerobik. Pada umumnya, biogas mengandung 50-80% metana, CO2, H2S dan sedikit air, yang bisadijadikan sebagai pengganti minyak tanah atauLPG. Dengan mengkonversi air limbah industritahu menjadi biogas, pemilik pabrik tahu tidakhanya berkontribusi dalam menjaga lingkungantetapi juga meningkatkan pendapatannya denganmengurangi konsumsi bahan bakar pada proses


pembuatan tahu (Macklin, 2013). Namun, karenateknologi biogas dari limbah cair industri tahumembutuhkan area dan biaya instalasi, sehinggabanyak pengrajin industri tahu yang lebih memilihmembuang langsung limbahnya kelingkungan.Pada penelitian ini, metode pengolahanyang digunakan adalah proses oksidasi lanjutdengan reagen Fenton dan metode adsorpsimenggunakan karbon aktif sehingga diharapkan airlimbah industri tahu yang diolah dapat memenuhibaku mutu lingkungan.

Reagen Fenton adalah campuran antarahidrogen peroksida dan ion besi dimana campurandiantara keduanya akan bergenerasi menjadi gugusradikal hidroksil mengikuti laju dari reaksi diantarakeduanya (Ruppert dan Bauer,1993; Venkatadridan Peters, 1993). Pereaksi Fenton terdiri darioksidator hidrogen peroksida (H2O2) dan katalis ionFe (II). Reaksi Fenton menghasilkan spesi radikalhidroksil (OH-) dan hidroperoksil (OOH-) yangdapat memecah struktur berbagai senyawa organicseperti senyawa fenolik menjadi asam-asam alifatikyang lebih ramah lingkungan bahkan mampumendegradasi total senyawa fenolik menjadi CO2

dan H2O. Reaksi oksidasi peroksida berkatalisisbesi ini biasanya dijalankan pada pH 3-5 yangdisebut sebagai “Fenton Chemistry” dan kombinasireagen besi/perokisda disebut sebagai ”FentonReagent”.

Reaksi Fenton sekarang banyak digunakandalam kegiatan penanganan air limbah, tanah danlumpur terkontaminasi dengan beberapa aplikasisebagai berikut:1. Destruksi polutan organik2. Penurunan sifat racun3. Peningkatan biodegradasi4. Penhilangan BOD/COD5. Penghilangan warna dan bau6. Destruksi resin pada lumpur terkontaminasi

radioaktif

Berikut ini adalah mekanisme reaksi yang terjadi :

H2O2 + Fe2+ → •OH + OH - + Fe3+ (1)

Jika bereaksi dengan ion ferri maka akanmenghasilkan persamaan berikut:

H2O2 + Fe3+ → Fe2+ + HO2• + H+ (2)

H2O2 + Fe3+ → H+ + FeOOH2+ (3)

FeOOH2+ → HO2• + Fe2+ (4)

HO2• + Fe2+ + H+ → H2O2 + Fe3+ (5)

HO2• + Fe3+ → H+ +Fe2+ +O2 (6)

Fe2+ + O2-• ↔ Fe2+ + O2 (7)

Fe3+ + O2- → Fe2+ +O2 (8)

Fe3+ + HO2• → Fe3+ + HO2- (9)

Konsumsi ion fero lebih cepat dibandingkandengan produksinya, jadi kecepatan reaksipersamaan 10 lebih lambat dari pada kecepatanreaksi pada persamaan 11. Radikal hidroksil yangbereaksi dengan ion fero akan menghasilkan ionferri.

•OH + Fe2+ → OH- + Fe3+ (10)

•OH + organik → produk (11)

Proses Fenton terbagi dalam dua tahap :1. Tahap Fe2+/ H2O2

Ion ferro bereaksi sangat cepat denganhidrogen peroksida untuk memproduksi sejumlahsenyawa radikal hidroksil yang nantinya akan dapatbereaksi sangat cepat dengan zat organik.Karenakecepatan reaksi ion ferri dengan hidrogenperoksida lebih lambat dibandingkan dengan ionferro, maka oksidasi zat organik merupakantahapan yang kedua.

2. Tahap Fe3+/ H2O2

Tahap kedua ini lebih lambat daripada tahappertama.Dalam literatur disebutkan bahwa ion ferrimerupakan katalis dengan aktifitas yang lebihrendah daripada ferro.

Secara umum, kemampuan oksidasi reagenFenton dapat dipengaruhi oleh beberapa parameteryang diklasifikasikan sebagai berikut :a. Nilai pHa. Konsentrasi zat organikb. Konsentrasi ferroc. Konsentrasi hidrogen peroksida

Kondisi optimum untuk reagen Fenton telahdiamati pada pH 3-5. Pada pH lebih rendahefektifitas penghilangan kontaminan akan menurunkarena dekomposisi H2O2. Pada pH<3, konsentrasiion H+ terlalu tinggi yang menyebabkan ionhidrogen sebagai aseptor utama radikal.OH-

(Barbusinki, 1999).Nilai pH secara langsung dapat mempengaruhi

reaksi dari ion ferro dan kecepatan reaksi dari ionferro tersebut dengan hidrogen peroksida dalammembuat radikal hidroksil secara efektif. Ion ferroberperan penting dalam katalis hidrogen peroksidauntuk memproduksi radikal hidroksil, jadi apabilakita menambahkan ion ferro maka secara langsungakan mempengaruhi kecepatan dekomposisisenyawa organik. Laju dekomposisi akanmeningkat dengan meningkatnya jumlah ion ferrodan akan mencapai titik maksimum dimana dengan


penambahan secara terus menerus tidak akanmembuatnya effisien lagi.

Tabel 2.Pengaruh nilai pH terhadap reaksi Fenton

Nilai pH Pengaruh terhadap reaksi Fenton

pH < 2 Reaksi berjalan dengan perlahan1,8 < pH<2,5

Laju reaksi rendah untuk Fe2+ →Fe3+

pH > 4 Pembentukan HO• berjalan lambatpH > 4,6 Reaksi Fe2+ → Fe3+ berlangsung

cepat tapi tidak mengoksidasisasaran yang ditentukan

3 < pH <5 Laju dekomposisi yang lambatuntuk H2O2

PH > 10 Dekomposisi diri sendiri darihidrogen peroksida :2H2O2 →2H2O2 + O2

(Sumber: Walling, 1975).


Penelitian dilakukan di laboratorium Analisadan Instrumen Jurusan Teknik Kimia FakultasTeknik Universitas Sriwijaya. Bahan baku berupaair limbah tahu, dan bahan-bahan kimia yaitureagen Fenton, karbon aktif, dan natrium tiosulfat.

Prosedur penelitian dimulai dengan limbahtahu di masukan kedalam tanki penampung yangtelah diketahui nilai TSS, pH, dan COD. Kemudianlimbah di masukan kedalam reaktor sebanyak 250ml. Pada percobaan ini dianalisa hasil pengolahanair limbah industri tahu menggunakan reagenFenton, tanpa karbon aktif serta denganpenambahan karbon aktif.


Pengadukan sampel dengan reagen Fentondilakukan di jar test apparatus dengan kecepatan200 rpm.Variabel dalam penelitian yang dilakukanadalah :1. Perbandingan molar reagen Fenton yaitu

1) FeSO4.7H2O: H2O2 = 1 : 202) FeSO4.7H2O: H2O2 = 1 : 403) FeSO4.7H2O: H2O2 = 1 : 80

2. Volume reagen Fenton: 10 ml,20 ml,30 ml,dan 50 ml

Air limbah tahu memiliki pH sebesar 3,81yang sudah memenuhi persyaratan untuk terjadinyareaksi Fenton. Sedangkan variabel tetap yangdigunakan adalah waktu reaksiselama 60 menit dankecepatan putaran pengaduk200 rpm. Untukpercobaan reagen Fenton dengan menggunakankarbon aktifmaka hasil sampel setelah direaksikandengan larutan selama 1 jam dialirkan kedalamkolom berisi karbon aktif dengan tinggi unggunkarbon aktif 20 cm. Kemudian sampel dianalisakandungan COD,TSS dan pH.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50

De

gra

das

i CO

D (

%)

Volume Fenton (ml)

1:20

1:40

1:80

RasioMolarFenton

Gambar 2. Pengaruh rasio molar dan volumeFenton terhadap persen degradasi CODdalam pengolahan air limbah tahudengan menggunakan reagen Fenton.

Dari gambar 2 dapat dilihat bahwa terjadikenaikan persen degradasi angka COD dari airlimbah tahu yang cukup signifikan dari masing-masing variabel penelitian yaitu berkisar 66-85%.Dari analisa sampel awal, diketahui bahwa nilaiCOD sebesar 1970 mg/L. Nilai ini sangat jauh darinilai COD baku mutu lingkungan untuk air limbahbuangan pengolahan kedelai yang diatur olehpemerintah, yakni maksimal 300mg/L. Setelahdilakukan pengolahan dengan reagen Fenton,nilaiCOD dari air limbah tersebut mengalamipenurunan. Dari data grafik terlihat penurunan nilaiCOD yang paling besar yaitu 85% dari kondisiawal turun menjadi 296mg/L yaitu satu-satunyayang memenuhi baku mutu dengan menggunakanvolume reagen Fenton 50 ml dan rasio molar 1:80.

Sampling

Analisa Sampel Awal

ReaksiFenton

Analisa

Kolom karbon aktif

Analisa sampelakhir

Pengolahan data


Semakin besar volume reagen Fenton yangdigunakan, semakin besar persen degradasi COD.Demikian pula semakin besar rasio molar yangdigunakan, maka semakin besar degradasi persenCOD yang dicapai. Hal ini dikarenakan semakinbesar volume dan semakin tinggi rasio molarreagen Fenton maka semakin banyak hidroksilradikal yang dihasilkan sehingga kemampuanreagen Fentonuntuk mengoksidasi kontaminan dariair limbah semakin meningkat.

Metode kedua yang diterapkan pada penelitianini yaitu kombinasi antara reagen Fenton dankarbon aktif.Sampel air limbah setelah direaksikandengan reagen Fenton selanjutnya dilewatkanmelalui kolom berisi karbon aktif.

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

De

gra

da

si C

OD

(%

)

Volume Fenton (ml)

1:20

1:40

1:80

RasioMolar

Fenton

Gambar 3. Pengaruh rasio molar dan volumeFenton terhadap persen degradasi CODdalam pengolahan air limbah tahudengan menggunakan reagen Fentondan karbon aktif.

Dari Gambar 3 terlihat bahwa terjadi kenaikanpersentasi penurunan nilai COD dari masing-masing variabel yang digunakan yaitu mencapai86-92%. COD yang diperoleh telah memenuhistandar baku mutu yangditetapkan yaitu 213 mg/L,189.5 mg/L, dan 154.5 mg/Luntuk rasio molarberturut-turut sebesar 1:20,1:40, dan 1:80. Hal inidikarenakan proses adsorpsi air limbah melaluipengolahan dengan karbon aktif sebagai adsorbentelah menjerapsisa kandungan organik pada airlimbah tahu yang belum teroksidasi sehinggaberpengaruh terhadap penurunan angkaCOD.Persen degradasi terendah yaitu sebesar 86%pada rasio molar Fenton 1:20 dan volume Fenton10 ml, sedangkan persen degradasi tertingi yaitusebesar 92% pada rasio molar Fenton 1:80 danvolume Fenton 50 ml.

Dari kedua grafik ini dapat disimpulkanbahwa semakin besar perbandingan molar reagenFenton(dalam hal ini konsentrasi H2O2), maka akansemakin besar persen degradasi COD, dan jugasemakin besar volume reagen Fenton yangdigunakan maka semakin besar persen degradasiCOD yang dihasilkan. Hal ini dikarenakankenaikan konsentrasi dan volume akan

meningkatkan konsentrasi OH• (ion hidroksil)dalam reagenuntuk tejadinya reaksi mineralisasiyaitu reaksi pemecahan kandungan organik olehion-ion hidroksil yang berasal dari H2O2 menjadimineral-mineral yang mengendap. Oleh sebab itunilai TSS (Total Suspended Solid) menjadi semakinbesar pula sebagai akibat endapan yang dihasilkanyang dinyatakan dalam total suspended solid (TSS)seperti digambarkan pada grafik berikut.

0100200300400500600700800900

1000

0 10 20 30 40 50 60

Nil

ai T

SS

(m

g/L

)Volume Fenton (ml)

1:20

1:40

1: 80

RasioMolar

Fenton

Gambar 4. Pengaruh rasio molar dan volumeFenton terhadap nilai TSS dalampengolahan air limbah tahu denganmenggunakan reagen Fenton

Hasil endapan yang berupa TSS ini ternyatamenjadi permasalahan baru bagi lingkungan karenanilai TSS yang diperbolehkan dibuang kelingkungan sebesar 200 mg/L, sedangkan nilai TSShasil pengolahan dengan reagen Fentonmenghasilkan endapan dengan nilai TSS diatas 200mg/L. Sehingga diperlukan pengolahan lanjutanuntuk menyisihkan endapan ini yaitu denganbantuan karbon aktif.

0100200300400500600700800900

1000

0 10 20 30 40 50 60

Nil

ai T

SS

(m

g/L

)

Volume Fenton (ml)

1:20

1:40

1: 80

RasioMolar

Fenton

Gambar 5. Pengaruh rasio molar dan volumeFenton terhadap nilai TSS dalampengolahan air limbah tahu denganmenggunakan reagen Fenton dankarbon aktif

Berdasarkan Gambar 5 di atas didapatkanbahwa semakin besar nilai TSS awal limbah hasilpengolahan dengan reagen Fentondimana endapanyang terbentuk semakin besar sehingga akan lebih


memudahkan untuk penyisihan endapan tersebutoleh adsorben, sehingga nilai TSS yang dihasilkanakan semakin kecil seiring naiknya perbandinganrasio molar dan volume Fenton yang digunakan.

Dari Gambar 5dapat dilihat bahwa nilai TSSterendah didapat oleh perbandingan rasio molarFenton 1:80 pada volume 50 ml dengan niai TSSsebesar 136mg/Lsedangkan nilai TSS tertinggididapatkan pada perbandingan rasio molar Fenton1:20 dengan volume 10 ml dimana nilai TSS 530mg/L. Dikarenakan standar baku mutu TSS yangdiizinkan untuk dbuang ke lingkungan adalahmaksimal 200 mg/L, maka pengolahanair limbahdengan menggunakan reagen Fentondan karbonaktif dapat digunakan dengan rasio molar 1:80 danvolume 20 ml dimana sudah memenuhi standarbaku mutu TSS limbah tahu.

Gambar 6. Pengaruh rasio molar dan volumeFenton terhadap perubahan pH dalampengolahan air limbah tahu denganmenggunakan reagen Fenton dankarbon aktif

Nilai pH pada hasil akhir pengolahan denganFenton dan karbon aktif bervariasi dari nilai 4.81sampai dengan 5.35. Pada Gambar 6 dapat dilihatbahwa nilai pH sampel awal yaitu 3.8, sehinggaakibat proses yang dilakukan terjadi perubahannilai pH. Nilai pH sampel awal pada kondisi asamdikarenakan adanya proses koagulasi menjadi tahudengan adanya tambahan asam asetat atau garamCaSO4 yang digunakan pada industri tahu, sehinggalimbah tidak siap dibuang karena baku mutustandar untuk pH limbah yaitu 6-9.

Dengan adanya penambahan reagen Fentonkondisi limbah akan semakin asam, seperti yangtelah diukur bahwa nilai pH limbah setelah prosesFenton berkisar antara 3.3-4.2, dimana penurunannilai pH ini akibat penambahan larutan H2O2

sebagai reaktan utama pada proses, karena larutanH2O2 bersifatasam. Peningkatan nilai pH didapatsetelah proses adsorpsi karbon aktif yaitu antara4,8-5,4. Namun, nilai ini masih dibawah nilai pH 6sebagai nilai standar, untuk itu harus dilakukanpengolahan tambahan untuk mencapai nilai standaryaitu antara lain dengan penambahan air seperti air

hujan sebagai pengencer limbah sehingga nilai pHdapat berubah mendekati nilai baku mutu sebelumdibuang ke lingkungan.

Dari hasil pembahasan, berdasarkan variabelyang digunakan dan analisa parameter, makakondisi optimum proses dicapai dengan pengolahanair limbah tahu menggunakan reagen Fenton dankarbon aktif dimana telah tercapai baku mutulingkungan untuk COD dan TSS denganmenggunakan rasio molar 1:80 dan volume Fenton20 ml. Pada kondisi ini didapatkan nilai degradasiCOD sebesar 90.8 %, nilai TSS sebesar160mg/Ldan nilai pH 5,1. Dalam hal ini digunakanvolume reagen Fenton yang relatif lebih hematnamun dapat mencapai baku mutu yaitu nilai COD182 mg/L dan TSS 160 mg/L.

Pada pengolahan menggunakan reagen Fentontercapai persen degradasi COD tertinggi sebesar85%. Sedangkan pada pengolahan menggunakankombinasi reagen Fenton dan karbon aktif kondisiterbaik dicapai dengan penurunan COD menjadi154.5 mg/L atau sebesar 92%, dan capaian angkaTSS terendah 136 mg/L. Sedangkan perubahannilai pH akhir pengolahan tertinggi sebesar 5,5.

KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah :1) Metode reagen Fenton dan adsorpsi karbon

aktif dapat digunakan dalam pengolahan airlimbah industri tahu untuk menurunkan angkaCOD dan TSS.

2) Semakin besar perbandingan molar danvolume reagen Fenton yang digunakan makasemakin besar penurunanangka COD dan pHpada air limbah industri tahu. Namun Semakinbesar kenaikan angka TSS.

3) Pada pengolahan menggunakan reagen Fentontercapai persen degradasi COD tertinggisebesar 85%. Sedangkan pada pengolahanmenggunakan kombinasi reagen Fenton dankarbon aktif kondisi terbaik diperoleh denganrasio molar reagen Fenton 1:80 dan volumereagen Fenton 50 ml dimana persendegradasimencapai 92%, sertaangka TSSterendah 136mg/L.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.(1981). Diktat tahu. Pusat Penelitian danPengembangan Teknologi Pangan (P3TP),Institut Pertanian Bogor.Tersediadiwww.warintek.ristek.go.id/pangan_kesehatan/pangan/ipb/tahu.pdf.diakses pada tanggal 12Agustus 2014

Barbusinki, K. dan Koscielniak.(1999). AerobicSludge Digestion In The Presence Of ChemicalOxidation Agents. Part I: Hydrogen Peroxide,


Institute a Water and Waste Water Engineering,Silesion Technical University. Poland

Bappeda Medan. (1993).Laporan PenelitianPencemaran Air Limbah Di Sentra IndustriKecil Tahu/ Tempedi Kec.Medan TuntunganKotamadya Dati II Medan.Bappeda TK IIMedan. Medan.

Darsono, V. (2007).Pengolahan Air limbah tahuSecara Anaerob Dan Aerob. Jurnal TeknologiIndustri Vol. XI No.1 Januari 2007: 9-20.Universitas Atma Jaya. Yogyakarta.

Dhahiyat, Y. (1990). Kandungan Limbah CairPabrik Tahu dan Pengolahannya dengan EcengGondok (Eichhornia crassipes (Mart) Solms).Tesis. Program Pasca sarjana Institut PertanianBogor: Bogor.

EMDI – Bapedal. (1994).Limbah Cair BerbagaiIndustri di Indonesia: Sumber, Pengendaliandan Baku Mutu. EMDI – BAPEDAL.

Hartati.(1994). Tahu MakananBergizi.Kanisius.Yogyakarta.

Herlambang, A.(2002). Teknologi PengolahanLimbah Cair Industri Tahu. Pusat Pengkajiandan Penerapan Teknologi Lingkungan (BPPT)dan Bapedal. Samarinda

ITB.(1981). Diktat tahu.Pusat penelitian danpengembangan teknologi pangan InstitutPertanian Bogor.

Kaswinarni, F.(2007).Kajian Teknis PengolahanLimbah Padat dan Cair Industri Tahu.Tesis.Semarang. Universitas Diponegoro

Macklin, B. (2013).Limbah Tahu Cair MenjadiBiogas.Http://onlinebuku.com/2009/01/15/limbah-tahu-cair-menjadi-biogas/ Diakses pada 13Oktober 2013 Pukul 19.06 WIB.

Nurhasan, A. dan B. B. Pramudyanto. (1997).Pengolahan Air Buangan Tahu. Yayasan BinaKarta Lestari dan Wahana Lingkungan HidupIndonesia. Semarang.

Pelczar, M.J. dan E.C.S. Chan. (1996).Dasar-DasarMikrobiologi.UI Press. Jakarta.

Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Nomor 15Tahun 2008 tentang Baku Mutu Limbah CairIndustri Pengolahan Kedelai

Prihantoro, E.(2010).Peluncuran Unit InstalasiPengolah Limbah (IPAL) Limbah Cair SentraIndustri Kecil Tahu, di Purwokerto.Http ://www. ristek.go.id /?module =News %20 News&id=5912. Diakses pada tanggal 13 Oktober2013.

Rahayu, E.S., (2012). Teknologi Proses ProduksiTahu, Kanisius, Jakarta

Rossiana, Nia. (2006). Uji Toksisitas Air limbahtahu Sumedang Terhadap Reproduksi Daphniacarinata KING.Jurusan Biologi FakultasMatematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Padjadjaran. Bandung.

Ruppert, G dan Bauer, R. (1993). Mineralization ofcyclic organic water contaminants by the photo-

Fenton reaction: influence of structure andsubstituents. Chemosphere. (27) :1339-1347.

Walling, C. (1975).Fenton reagent: V.Hydroxylation and side-chain cleavage ofaromatics. Acc. Chem. Res.(8):125-131.

Wardhana, W.A., (2004). Dampak PencemaranLingkungan, Penerbit Andi, Yogyakarta.

Venkatadri, Rdan Peters, R. W. (1993). Chemicaloxidation technologies: ultravioletlight/hydrogen peroxide, Fenton’s reagent andtitanium dioxide-assisted photocatalysis. Haz.Waste Haz. Mater.(10):107-149.


PENGARUH PERSEPSI DAN PREFERENSI PENGHUNI RUMAH PANGGUNGDALAM PENGENDALIAN PENUTUPAN AREA RESAPAN AIR

PADA PERMUKIMAN LAHAN BASAH TEPIAN SUNGAI MUSI PALEMBANG

Widya F.F.Anwar 1, Setyo Nugroho 2

1,2 Program Studi Arsitektur, Fakultas Teknik, Universitas SriwijayaCorrespondence author: [email protected]

ABSTRAK: Untuk kota Palembang, kawasan permukiman tepian sungai merupakan bukti nyata keberadaan kotasungai masa lampau. Dengan berkembangnya gaya hidup modern, rumah panggung yang adaptif dan lahir dari budayasungai masa lampau dituntut berubah sesuai kebutuhan penghuni masa sekarang. Perubahan ini berpotensi padatertutupnya area resapan air di lahan basah tepian sungai. Konflik antara tuntutan hunian untuk gaya hidup modern dankepentingan untuk mempertahankan kekayaan arsitektur sekaligus menjaga resapan air di lahan basah menjadipermasalahan pada penelitian ini. Pertanyaan dalam makalah ini adalah bagaimana pengaruh persepsi dan preferensipenghuni akan hunian rumah panggungnya terhadap pengendalian pembangunan di permukiman lahan basah tepiansungai. Makalah ini bertujuan untuk mengungkapkan preferensi penghuni rumah panggung dalam membangun danmerenovasi hunian mereka yang berlokasi di area lingkungan lahan basah, tepian sungai Musi Palembang. Untukmencapai tujuan tersebut, penelitian ini mencari tahu bagaimana persepsi penghuni terhadap rumah panggung danpreferensi meraka dalam mengubahnya. Sebanyak 213 kuistioner disebar pada kurun Juli-Agustus 2014. Metodaanalisis kuantitatif dilakukan dengan menggunakan deskripsi statistik dan analisis faktor. Hasil menunjukkan bahwaresponden memandang rumah panggung sebagai rumah gaya lama (63,4%), tidak menganggapnya sebagai suatu assetbudaya (55,9%). Sebanyak 61 % responden memiliki pemahaman akan pentingnya area bawah rumah sebagai arearesapan air tanah. Namun responden tetap memiliki preferensi untuk merubah rumah panggung, dengan memanfaatkanruang bawah baik sebagai tempat tinggal ataupun usaha. Hasil analisis menemukan terdapat empat faktor yangmenentukan preferensi penghuni dalam merenovasi rumah panggung yaitu faktor (1) cara hidup, (2) jenis kegiatan, (3)material dan gaya bangunan dan (4) faktor stimulan. Pembahasan menyimpulkan bahwa untuk Kota Palembang,persepsi tentang rumah panggung sebagai suatu asset arsitektur tradisional dan budaya tidak cukup kuat untukmengendalikan pembangunan yang berpotensi menutup area resapan lahan basah. Hal ini berarti bahwa perlu untukmempertimbangkan cara hidup penghuni sebagai salah satu faktor penentu dalam keberhasilan disain pembangunankawasan permukiman tepian sungai yang terkendali.

Kata Kunci: area resapan, permukiman tepian sungai, Palembang

ABSTRACT: For an old city like Palembang, the old settlement along the Musi River is the evidence of the oldPalembang as a river city. The pillar houses at old settlement which were built as response and adaptation of physicalcharacter or fiverside area must readapt to the new modern life style of its inhabitants. The readaptation that had beendone by the inhabitants potentially covered the water chactment area along the low land area along the river. Theconflict between life demand and tendency to conserve the archhitectureal treasure as well as water catchment area isthe problem in this paper. This paper answer the question of how residents’ preception and preferences on the pillarhous can influence the control of development at low land area along the riverside. It is aimed to investigate theresidents’ preferences on their effort in buiding and renovating their pillar houses in relation to the preservation of lowland environment. To achieved this, this paper seek how the residents perceive their pillar house to transform and towhat extent they prefer the transformation was conducted. A number of 213 quistioners had been distributed to theresidents of Musi riverside settlement in July to August 2014. The method of analysis is quantitative using descriptiveand factor analysis. The result shows that respondents perceived their pillar house as an old style house (63,4 %) andnot as`an important cultural asset (55,9 %). A number of 61% of them have understanding on the role of the watercatchment area under the pillar house. However, the respondent still prefer to transform their house by utilize the spaceunder the house, as a place for economic activity or as a living space. From factor analysis, there ara four factors thatdetemine the residents’ preferences in renovating the pillar house, namely (1) residents’ way of life, (2) type ofactivities, (3) building material and building style, and (4) the stimulant. The paper concludes that perception of pillarhouse as one of architectural assets is not main determinant factor to control the covering of water cacthment areaalong riverside. Therefore,it is a must to consider the residents’ way of life as a key factor that determine the succesfulcontrol of phsyical development at riverside settlement.

Keywords: water cacthment area, riverside settlement, Palembang

W. F.F. Anwar, et al.

PENDAHULUAN

Kawasan tepian sungai musi merupakan kawasanbudaya yang merupakan lokasi dimana bukti fisikkebudayaan riparian di kota Palembang. Kawasanpermukiman tepian Sungai Musi adalah salah satukawasan yang memiliki signifikasi budaya yang pentingdi kota Palembang (Nugroho, 2011). Kawasan tepianSungai Musi merupakan kawasan permukiman pertamamasyarakat kota lama Palembang yang didiami olehberbagai etnis yang datang dan bermukim. Adanyaekspresi budaya masing-masing etnis yang dinamis dapatdilihat jejaknya pada struktur urban kawawanpermukimannya (Anwar, 2011).

Budaya sungai masa lampau melahirkan rumahpanggung yang adaptif terhadap fisik alami lahan basahtepian sungai. Akan tetapi, gaya hidup modern menuntutrumah ini berubah sesuai kebutuhan penghuni masasekarang. Perubahan ini berpotensi pada tertutupnya arearesapan air di lahan basah tepian sungai. Konflik antaratuntutan hunian untuk gaya hidup modern dankepentingan untuk mempertahankan kekayaan arsitektursekaligus menjaga resapan air di lahan basah menjadipermasalahan pada penelitian ini. Makalah ini bertujuanuntuk mengungkapkan persepsi penghuni rumahpanggung yang berlokasi di area tepian sungai MusiPalembang dalam memahami lingkungan lahan basah disekitar tempat tinggalnya. Untuk mencapai tujuantersebut, penelitian ini mencari tahu bagaimana persepsipenghuni terhadap rumah panggung dalam kaitannyadengan preferensi mereka dalam mengubah rumahtersebut.

TINJAUAN LITERATUR

Kajian mengenai keputusan yang diambil dalammerespon sebuah disain elemen terbangun telahdilakukan dalam ranah penelitian perilaku konsumen,khususnya konsumen yang berkaitan dengan produkdisain. Kotler (2005) dan Aryani (2012) menyatakanbahwa, faktor psikologi merupakan salah satu yangmempengaruhi keputusan memilih selain faktor budaya,sosial, pribadi individu dan lingkungan. Dalam psikologi,persepsi mempengaruhi motivasi untuk bertindakmemilih, menafsirkan informasi untuk mendapatkan artidari sebuah nilai berdasarkan rangsangan lingkungan dansituasi yang bersangkutan (Ghoni dan Bodroastuti, 2012).dalam kaitan dengan preservasi, warisan budayaterbangun (cultual built heritage) mempengaruhipreferensi baik bagi pengunjung maupun penduduk dilingkungan tempat warisan budaya terbangun berada.Kenyataan ini mempengaruhi pertimbangan dalammenentukan kebijakan yang berkaitan dengan tapak dan

bangunan, baik kebijakan yang berkaitan dengan aspeknilai ekonomi yang berpengaruh pada fisik bangunanbernilai budaya (Mazzanti, 2003) penentu pengambilankeputusan dipengaruhi oleh faktor demografi danpreferensi. Faktor demografi adalah faktor yang meliputibudaya, kelas sosial dan tingkat pendapatan. Sedangkanfaktor preferensi dipengaruhi oleh pribadi individu,keluarga, motivasi, pengetahuan, gaya hidup, disain,kerapihan, warna, ukuran dan biaya (Cahyana, Susantodan Ngurah, 2008; Aryani, 2012; Deiner, 2012)

Dari penjelasan ini disimpulkan bahwa faktorpsikologis merupakan aspek penting yang diperlukanuntuk menentukan kecenderungan penduduk kawasantepian sungai dalam mengambil keputusan yangberkaitan dengan disain fisik dan spasial rumahnya.

METODOLOGI

Penelitian ini menggunakan metoda kuantitatifuntuk mendapatkan aspek penentuan keputusan memilihelemen bangunan yang dipakai dalam kegiatanmembangun rumah konstruksi batu yang sesuai denganpersepsi yang diinginkan dan preferensi penduduk yangmendiami rumah tersebut. Metoda ini menggunakaninstrumen berupa kuistioner. Hasil kuistioner akandianalisis menggunakan deskripsi statistik dan faktoranalisis dengan software statistik PASW v.18

Kuistioner terdiri dari pertanyaan yang berkaitandengan demografi responden, persepsi dan preferensitentang rumah panggung, preferensi dalam membangun/renovasi, preferensi tipologi rumah, dan rekayasa disain.Masing-masing kelompok pertanyaan terdiri dari 6 sd 15pertanyaan. Kelompok pertanyan demografi, persepsidan prefensi eksisting dianalisis menggunakan statistikdeskriptif untuk mendeskripsikan sampel. Sedangkansisanya dianalisis menggunakan analissi faktor untukmencari faktor penentu pada keputusan pembangunan/renovasi rumah pangggung berdasarkan preferensi danpersepsi penghuni.

HASIL DAN DISKUSI

Profil Demografi, Persepsi dan PreferensiDari 213 kuisitoner yang disebar, seluruh

responden adalah penduduk permukiman lahan basahtepian Sungai Musi yang tinggal di rumah panggung(Tabel 1). Perbandingan prosentase antara respondenpria dan wanita adalah 50,7: 49,3. Usia responden relatifseimbang (dalam kisaran 19-24 %) baik untuk kelompokusia diatas 20 tahun hingga diatas 50 tahun. Sebanyak69 % dari responden telah menetap di kawasanpermukiman lahan basah tepian sungai selama lebih dari20 tahun. Dari data ini dapat disimpulkan bahwa

Pengaruh Persepsi dan Preferensi Penghuni Rumah Panggung dalam Pengendalian Penutupan Area Resapan Airpada Permukiman Lahan Basah Teplan Sungai Musi Palembang

responden yang berpartisipasi dalam kuistioner cukupmerepresentasikan masyarakat penghuni rumahpanggung di lahan basah tepian sungai.

Tabel 1. Demografi Responden (n=213)Keterangan (%)

Jenis KelaminPriaWanita

50,749,3

Usia<20 tahun21-30 tahun31-40 tahun41-50 tahun>50 tahun

8,123,923,919,224,9

Lama Tinggal< 5 tahun6-10 tahun10-20 tahun>20 tahun

4,73,8

22,569

Tabel 2 menunjukan profil persepsi respondenterhadap rumah panggung yang dihuninya. Hasilmenunjukkan bahwa responden menganggap rumahpanggung sebagai rumah gaya lama (63,4%),menganggapnya biasa dan tidak sebagai suatu assetbudaya (55,9%) dan merasa bangga karena lingkungansosial yang akrab antar penduduk permukiman (57,7%)dan tempat keluarga berkumpul (41,8%)

Tabel 2. Profil Persepsi RespondenKeterangan (%)

Nilai rumah panggungBagusBiasaBersejarahTidak bagus

8,955,921,114,1

Tipe rumahTradisionalLimas PalembangModernRumah Lama

20,210,36,1

63,4

Alasan merasa BanggaRumah panggung/limasSejarahLingkungan akrabSuasana khas PalembangSungaiKeluarga berkumpulKawan-kawanLainnya

18,828,657,728,223

41,812,73,8

Hal ini sejalan dengan prosentase persepsipenghuni yang sedikit memandang rumah panggungsebagai rumah yang bagus (4,6%) dan tidak merasakeberadaan rumah panggung sebagai lingkungan yangmembanggakan (8%). Data yang ada menyiratkan bahwaaspek sosial yaitu lingkungan yang akrab serta ikatankekeluargaan merupakan aspek penting dalam penentuanpersepsi bangga penghuni akan rumah panggung mereka.Sedangkan persepsi penghuni terhadap nilai arsitetkurdan sejarah rumah panggung rendah

Untuk preferensi, kuistioner menanyakan asalmuasal rumah panggung di dapat. Hal ini dikarenakanakan mempengaruhi preferensi penghuni terhadaprumahnya. Tabel 3 menunjukkan bahwa 75,1%responden mendapat rumah panggung dari keluarga, dansampai saat ini umumnya menjadi tempat tinggal(78,4%). Dalam merenovasi rumah peninggalan keluarga,setiap responden diminta menilai bagian rumah yangpaling perlu didahulukan untuk diperbaiki. Setiapresponden boleh memilih lebih dari satu bagian.Hasilnya sebagaimana yang tertera di Tabel 3, respondenmenganggap tiang rumah dan lantai sebagai bagian yangpaling diprioritaskan untuk diperbaiki dan sebaliknyapintu jendela dan tangga merupakan bagian yang palingtidak diprioritaskan. Hasil ini menunjukan bahwa sapekfungsi menjadi dasar penentu prioritas bagian rumahyang direnovasi. Hal ini sejalan dengan hasil yangmenunjukkan 61 % respoden faham akan pentingnyaarea bawah rumah sebagai area resapan air tanah namunsejumlah 54 % menyatakan bahwa ruang bawahpanggung dapat ditutup dan dijadikan ruang tambahan.Respon dualisme ini semakin mengkonfirmasi bahwapreferensi penghuni dalam merenovasi rumah lebihdidorong oleh kebutuhan fungsional saat ini.

Tabel 3. Profil Perferensi Responden n 150Keterangan (%)

Cara rumah didapatTurun temurunMembeliMenyewa

75,112,212,7

Fungsi rumahMurni tempat tinggalTempat tinggal dan usaha

78,421,6

Prioritas no 1 untuk renovasiTiangAtapDinding AtasDinding BawahTangga

Pintu JendelaLantai

54,525,819,219,29,9

10,331,5


Penggunaan ruang bawah rumahuntuk ruang tambahanSangat setujuSetujuNetralTidak setujuSangat tidak setuju

18,342,723,513,61,9

Ruang bawah panggung untukresapan airSangat setujuSetujuNetralTidak setujuSangat tidak setuju

7,546,518,8225,2

Pengukuran Preferensi terhadap Keputusan MerenovasiPengukuran dilakukan dengan mengamati respon

terhadap 38 pertanyaan yang mengukur aspek presepsilingkungan lahan basah dan fisik rumah panggung (12komponen), penentu keputusan merenovasi rumah (8komponen), preferensi tipologi hunian (6 komponen)dan rekayasa disain (12 komponen). Respon diukurdengan menggunakan skala Likert (Sangat Setuju,Setuju, Netral, Tidak Setuju dan Sangat Tidak Setuju.Analisis yang dilakukan adalah analisis faktor untukmereduksi faktor yang paling menentukan dalam setiapaspek yang diukur. Kecukupan jumlah sampelditentukan oleh nilai KMO (Kaiser-Meyer-Olkin) danBarlet Test of Sphericity. Untuk sample yang cukupnilai KMO sebaiknya diatas 0,5 hingga 1 dan nilaiSignificant Barlet Test adalah < 0.05 (Field, 2000;2005)

Exploratory factor analysis yang diakukan terhadap38 komponen dilakukan dengan menggunakan PCA(Principal Component Analysis) menggunakanPASW .18. Kecukupan data dilihat dari Tabel 4 yangmenunjukkan nilai Maiser-Meyer-Olkin (0,621) danBartlett's Test of Sphericity (0,000)

Tabel 4. Nilai KMO dan Barlett Test of SphericityKaiser-Meyer-OlkinMeasure of Sampling Adequacy.

,621

Bartlett's Testof Sphericity

Approx. Chi-Square 1354,568df 703Sig. ,000

Untuk ekstrasi komponen, maka dilakukan analisisfaktor yang melakukan rotasi terhadap item daripertanyaan. Dikarenakan setiap komponen dianggapsaling berhubungan (dependen) maka PCA yangdilakukan dengan rotasi oblimin Hasil PCA sebelumrotasi menunjukan pada 16 komponen dengan nilaieigenvalue diatas 1. Hal ini terlalu banyak, sehinggadalam menentukan jumlah komponen yang diekstrasidilakukan dengan melihat hasil screeplot pada bagan 1.

Dari hasil screeplot terlihat bahwa perubahan bentukcurva (break) terdapat pada posisi diantara komponen 1dan 2, diikuti oleh 3 dan 4. Hal ini menunjukkan bahwakomponen 1 dan 2 menjelaskan lebih banyak dari padakomponen yang lain. Dikarenakan terdapat sedikit breakhingga komponen ke 4, maka diputuskan bahwa jumlahfaktor yang diekstraksi adalah 4.

Bagan 1. Hasil Scree Plot 38 komponen

Setelah dilakukan ekstraksi dengan faktor 4, makadidapat hasil bahwa ke empat faktor tersebutmenjelaskan 25,91 % varian data dengan kontribusi darikomponen 1 adalah 11, 26%, komponen 2 adalah 5,5% ,kompenen 3 adalah 4,6% dan komponen 4 adalah 4,5 %sebagaimana tertera pada tabel 5

Tabel 5. Nilai Total VarianceComponent Extraction Sums of Squared Loadings

Total % of Variance Cumulative %1 4,280 11,264 11,2642 2,087 5,492 16,7553 1,760 4,633 21,3884 1,722 4,533 25,921

Extraction Method: Principal Component AnalysisHasil ekstraksi faktor empat menghasilkan pola

koefisien sebagaimana yang tertera pada Tabel 6.Dikarenakan untuk kepentingan presentasi, maka faktoryang dimunculkan adalah yang bernilai diatas 0,4. Tabel6 menunjukkan hampir sebagian besar itemmenunjukkan korelasi positif. Terlihat dari nilai patterncoefficient dan structure coefficeint pada komponen 1yang positif menunjukkan. Nilai koefisien yang negatifhanya ditemukan pada komponen 2 (satu patterncoefficient) dan komponen 3 (dua pattern coeffiecientdan dua structure coeficient). Dominasi nilai positifmenunjukkan korelasi positif antara komponent 1dengan 2, 3 dan 4.

Pengaruh Persepsi dan Preferensi Penghuni Rumah Panggung dalam Pengendalian Penutupan Area Resapan Airpada Permukiman Lahan Basah Teplan Sungai Musi Palembang

Tabel 6. Matrik Pattern dan Structure untuk PCAdengan Rotasi Oblimin dari 4 Faktor

ItemPattern Coeficient

Structurecoefficient

Component Component1 2 3 4 1 2 3 4

Kegiatanekonomi berubah

,678 ,699

Cara hidupberganti

,635 ,630

Batu lebih baikuntuk bawah

,632 ,629

Ruang bawahmerubah rumah

,598 ,603

Akses jalan darat ,551 ,527

Ruang bawahboleh direnov

,466 ,477

Ruang tamudapat dibagi

,437 ,463

Menetap karenalokasi, kegiatandan kerabat

,686 ,700

Ruang usaha ,562 ,573

Menetap karenadekat jaringanusaha

,482 ,514 ,415

Pintu atas danbawah terpisah

,439 ,427

Ruang bawahberdinding batu

-,412

Material kayuuntuk atas rumah

-,456 -,450

Rumah dicatwarna lebihindah

,432 ,437

Rumah panggungpaling sesuaiuntuk tepi sungai

-,408

-,405

Merenovasiruang bawahmenutup resapan

,626 ,601

Pintu jendelaperlu diubahkarena kegiatanbaru

,600 ,619

Bahan atap bolehdiganti

,585 ,586

Biaya menimbuntanah mahal

,489 ,473

Rumah panggungpenting karenamilik keluarga

,488 ,546

Extraction Method: Principal Component Analysis.Rotation Method: Oblimin with Kaiser Normalization.

a. Rotation converged in 30 iterations.

Berdasarkan Tabel 6 dapat diinterpertasikan bahwasemua pertanyaan yang nilai koefisien tertingginya padafaktor pertama berkaitan dengan cara hidup saat ini yang

berkontribusi pada keputusan merubah rumah panggung.Yang dimaksud cara hidup menurut pertanyaan iniadalah kegiatan sehari-hari, perluasan ruang karenakegiatan usaha, jumlah ruang yang dibutuhkan dan aksesdari darat. Untuk itu faktor ini dapat dikategorikansebagai faktor cara hidup.

Pertanyaan yang nilai koefisiennya pada faktorkedua berkaitan dengan sebab menetap di rumahpanggung dalam kaitannya dengan adanya nilaikekerabatan sebagai rumah tinggal keluarga yang jugamemungkinkan menampung kegiatan usaha rumahan.Sebab ini mendorong perubahan disain rumah panggung.Untuk itu faktor ini dapat dikategorikan sebagai faktorjenis kegiatan.

Pertanyaan yang nilai koefisiennya pada faktorketiga berkaitan dengan pemilihan bahan dan gayaarsitektur untuk membangun atau merubah rumahpanggung. Terlihat dari tiga item, hanya satu yangmemiliki nilai positif yaitu pewarnaan dengan cat.Sedangkan kedua item lain memiliki nilai negatif yaitupenggunaan material kayu dan rumah panggung sebagairumah yang tepat untuk lahan tepian sungai. Nilainegatif menunjukkan item tersebut tidak berkorelasipositif dengan faktor pertama. Hal ini mengindikasikanbahwa preferensi menggunakan kayu danmempertahankan disain asli rumah panggung juga dapatberubah. Nilai positif pada item cat, menyiratkan adanyaperubahan selera finishing pada masyarakat. Kesemuaitem ini dapat dikategorikan sebagai faktor materialdan gaya bangunan.

Pertanyaan yang nilai koefisiennya pada faktorkeempat didominasi oleh preferensi merubah elemendisain yang diakibatkan oleh faktor stimulan lain sepertipemahaman tentang resapan air, akomodasi terhadapkegiatan baru, biaya, umur pemakaian, dan nilai rumahpanggung. Kesemua faktor ini dikategorikan sebagaifaktor stimulan yaitu lingkungan, fungsi baru, biaya,umur pemakaian dan nilai sosial.

Dari keempat faktor yang diekstraksi, terlihatbahwa faktor cara hidup merupakan faktor penentuutama preferensi merubah/merenovai/membangunrumah panggung. Ini terlihat dari nilai prosentasi varian11,26. (Tabel 5). Faktor stimulan yang memiliki nilaivarian prosentasi terkecil yaitu 4,5. Dapat disimpulkanbahwa saat ini penghuni memiliki preferensi untukmerubah rumah panggung lebih disebabkan oleh carahidup yang telah berubah. Akan tetapi preferensipenghuni juga masih dipengaruhi faktor stimulan yangmempertimbangkan kualitas lingkungan lahan basahtepian sungai, nilai sosial kekeluargaan, nilai praktisdalam merubah rumah panggung.



Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalahbahwa penghuni rumah panggung di kawasan lahanbasah tepian sungai memiliki preferensi untuk merubahrumah panggungnya dengan cara: menambah ruanganbaru di bawah, membagi ruangan yang ada, menambahruangan untuk produksi / usaha, menggunakan materialatau konstruksi batu dan finishing cat. Penghuni tidakmemiliki preferensi untuk merubah total disain rumahpanggung. Bentuk panggung masih dipertahankan.Temuan ini membuktikan bahwa preferensi penghunimemang ditentukan oleh cara hidup baru. Hal ini jugamengkonfirmasi adanya potensi penutupan lahan resapanair akibat penambahan penggunaan ruang bawahpanggung oleh penghuni. Temuan ini membantu dalammenemu kenali penentu pada disain lingkungan rumahpanggung di lahan basah tepian sungai yang lebihmenekankan pada akomodasi akan cara hidupmasyarakat saat ini. Dalam kaitannya dengan aplikasinyata, mengakomodasi cara hidup penghuni menjadipenentu kebijakan pengendalian. Pada dasarnya darifaktor stimulan, penghuni sudah memiliki kesadaranakan akibat negatif penggunaan ruang bawah panggungterhadap tertutupnya area resapan air. Untuk itu,kebijakan konservasi area resapan di lahan basah yangtetap merespon cara hidup penghunilah yang nantinyaakan berhasil, dan pengendalian pembangunan yangramah lingkungan dapat tercapai.

Penelitian ini masih perlu dilengkapi denganpenelitian preferensi penghuni rumah panggung di arealahan basah lainnya di perkotaan (rawa perkotaan)dengan jumlah responden yang lebih banyak. Hal inidiperlukan agar penelitian preferensi penghuni dapatmerepresentasikam selera penghuni dengan skala yanglebih besar. Lebih lanjut penelitian ini dapatdikembangkan menjadi penelitian utnuk memenukanmodel pengendalian pembangunan pada lingkunganlahan perkotaan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Artikel ini adalah salah satu publikasi dariPenelitian Unggulan Kompetitif bidang Lingkunganyang didanai oleh Universitas Sriwijaya TahunAnggaran 2014. Penulis mengucapkan terimakasihkepada pihak Universitas Sriwijaya yang telah mendanaipenelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, W.F.F (2011), The Dynamic of CulturalExpression of Ethnicity on Palembang’s

Riverside Urban Structure, Prosiding The 3rdInternational Graduate Student Conference onIndonesia (IGSCI), 8-9 November 2011, GadjahMada University, Jogjakarta, Indonesia

Aryani, N.P (2012). Pengaruh Factor Sosio-Psikologisdalam Memilih Bentuk Rancangan (Tipe) Rumahpada Perumahan Citraland Surabaya, Thesis S2Program Magister Perencanaan Real Estate,Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya

Cahyana, N.H, Susanto, T. D dan Ngurah, I.G (2008).Sistem Pendukung Pengambilan KeputusanPenentu Biaya Pembangunan Rumah, ProsidingSeminar Nasional Informatika 2008, UPNVeteran Yogyakarta, 24 Mei 2008

Deiner, F (2012). Analisis Pengetahuan, Preferensi danFaktor-faktor yang Mempengaruhi KeputusanPembelian Konsumen terhadap Furniture Bambu,Thesis Program Pasca Sarjana Manajeman danBisnis, Institut Pertanian Bogor

Field, A. (2000). Discovering Statistics Using SPSS forWindows. London. Sage Publications Ltd.

Field, A. (2005). Discovering Statistics Using SPSS (2nd

edition). London . Sage Publications Ltd.Mazzanti, M (2003), Valuing Cultural Heritage in a

Multi-Attribute Framework Micro EconomicPerspectives and Policy Implication, Journal ofSocio-Economic, Vol. 32. Elsevier, hal 549 – 569

Nugroho, S (2011), Analisa Signifikasi Budaya PadaKawasan-Kawasan Lama Di Kota Palembang,Laporan Penelitian DIPA UNSRI, LembagaPenelitian Universitas Sriwijaya

Ghoni, A dan Bodroastuti, T (2012), Pengaruh FaktorBudaya, Sosial, Pribadi Dan Psikologi terhadapPerilaku Konsumen, Studi pada PembelianRumah di Perumahan Gruya Utama Banjardowo,Semarang, Jurnal Kajian Akuntansi dan Bisnis,Vol.1. No.1, hal 1-23

Kotler, P (2005). Manajemen Pemasaran, EdisiMilenium, Jilid 3, Indeks. Jakarta

resources (avoer) viavoer.ft.unsri.ac.id/documents/prosiding seminar avoer 6 2014.pdf ·...

Documents