KARAKTERISTIK BRIKET ARANG DARI SERBUK GERGAJI DENGAN PENAMBAHAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT SKRIPSI

KARAKTERISTIK BRIKET ARANG DARI SERBUK GERGAJI DENGAN PENAMBAHAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT

SKRIPSI

Oleh : DIAH SUNDARI WIJAYANTI 041203023 / Teknologi Hasil Hutan

DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009 Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

HALAMAN PENGESAHAN :

Judul Skripsi

: Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit

Nama

: Diah Sundari Wijayanti

NIM

: 041203023

Program Studi

: Teknologi Hasil Hutan

Menyetujui, Komisi Pembimbing :

Ketua,

Anggota,

Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si

Iwan Risnasari. S. Hut, M. Si

NIP : 132 303 841

NIP : 132 259 571

Mengetahui, Ketua Departemen Kehutanan

Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS NIP : 132 287 853 Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

ABSTRAK DIAH SUNDARI WIJAYANTI. Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Dibawah bimbingan Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si dan Iwan Risnasari, S. Hut, M.Si.

Limbah serbuk gergajian memiliki potensi yang cukup besar yang dapat digunakan sebagai bahan baku briket arang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan kualitas briket serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit. Untuk meningkatkan kualitas briket arang, dilakukan penambahan arang cangkang kelapa sawit dengan variasi 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dari berat briket arang serbuk gergaji. Proses pengarangan dilakukan dengan menggunakan tungku drum dan metode sangrai untuk serbuk gergaji. Perekat yang digunakan sebanyak 5 % dan briket dikempa dingin dengan beban 20 ton selama 15 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh tidak nyata pada nilai kadar air, kadar zat menguap dan kadar karbon terikat, tetapi berpengaruh nyata pada nilai kadar abu, nilai kalor, kerapatan, dan keteguhan tekan. Secara keseluruhan, kualitas briket serbuk gergaji dengan arang cangkang kelapa sawit ini cukup baik, sehingga dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif. Kata kunci : Briket arang, serbuk gergaji, cangkang kelapa sawit.

Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

ABSTACT DIAH SUNDARI WIJAYANTI. Characteristic of Briquetted Charcoal made from Sawdust and Palm Shell Charcoal. Under Academic Supervision of Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si and Iwan Risnasari, S. Hut, M.Si.

Sawdust potentially could be used as a raw material of briquetted charcoal. The aim of this study is increase the quality of sawdust briquetted with additive of palm shell charcoal. The additive of palm shell charcoal was used to increase the quality of briquetted charcoal, which is variated from 10%, 20%, 30%, 40%, until 50% based on the weight of the briquetted charcoal. The carbonization of palm shell into charcoal took place in a kiln drum and frying methode for the wood sawdust. Tapioca powder as much as 5 % based on the weight of the briquetted charcoal was applied as an adhesive. Briquetted charcoal was cold pressed at 20 ton loads until twenty five minutes. The result of this study shows that the additive of the palm shell charcoal non significant on moisture content, volatile matter, and fixed carbon content, but it shows a significant on ash content, calorific value, density, and crushing strength. Generally, the sawdust briquetted charcoal with additive of palm shell charcoal has a good quality so that it can be used as an alternative material. Keywords : briquetted charcoal, sawdust, palm shell.


RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 26 Oktober 1986 dari ayahanda H. M. Marzuki, S. Pd dan ibunda Parjilah. Penulis merupakan anak ke empat dari empat bersaudara. Penulis menyelesaikan Sekolah Dasar di Sekolah Dasar Swasta Tamansiswa Medan pada tahun 1998, tamat Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Swasta Tamansiswa Medan tahun 2001, dan tamat Sekolah Menengah Umum (SMU) di SMU Swasta Tamansiswa Medan tahun 2004. Pada tahun 2004 penulis lulus seleksi masuk Universitas Sumatera Utara (USU) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB), Program Studi Teknologi Hasil Hutan, Departemen Kehutanan, Fakultas Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi anggota Divisi Dana dan Usaha Organisasi HIMAS (Himpunan Mahasiswa Sylva) Departemen Kehutanan USU tahun 2006/2007, menjabat Bendahara Umum BKM Baytul Asyjaar Departemen Kehutanan USU tahun 2007/2008 dan anggota Fortech Community tahun 2008/2009. Penulis pernah menjadi asisten dosen untuk Praktikum Anatomi Kayu tahun ajaran 2006/2007 dan Praktikum Sifat dan Struktur Kayu tahun ajaran 2006/2007. Penulis mengikuti kegiatan Praktik Pengenalan dan Pengelolaan Hutan (P3H) di Taman Nasional Batang Gadis (TNBG), tepatnya di Mandailing Natal dan Sopotinjak, Kabupaten Tapanuli Selatan pada tahun 2006. Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di PT. Suka Jaya Makmur, Ketapang, Kalimantan Barat pada tahun 2008 selama 2 bulan. Penulis melakukan penelitian di Balai Penelitian Aek Nauli dan Laboratorium Penelitian Polimer, Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

FMIPA Universitas Sumatera Utara pada bulan Oktober 2008 dengan judul “Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit” di bawah bimbingan Bapak Luthfi Hakim, S. Hut, M. Si dan Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M. Si.


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis sehingga skripsi yang berjudul “Karakteristik Briket Arang dari Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit” ini berhasil selesai dengan baik. Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi penulis banyak mendapat bantuan, dukungan dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesarnya kepada : 1. Ayahanda H. M. Marzuki S.Pd dan Ibunda Parjilah, serta kepada abangda Sudarmanto, Amd, kakanda Nunung Suindarti, S.Pd dan abangda Budi Susanto atas dukungan, do’a, kasih sayang dan perhatian yang sangat besar untuk keberhasilan penulis. 2. Bapak Dr. Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS selaku Ketua Departemen. 3. Bapak Luthfi Hakim, S.Hut, M.Si dan Ibu Iwan Risnasari, S.Hut, M.Si selaku Komisi

Pembimbing,

yang

telah

banyak

meluangkan

waktu

untuk

membimbing, mengoreksi, memberikan saran dan kritik kepada penulis dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi. 4. Bapak Dr Ir. Edy Batara Mulya Siregar, MS dari Program Studi Budidaya Hutan dan Ir. Ma’rifatin Zahra, M.Si dari Program Studi Manajemen Hutan selaku dosen penguji. 4. Bapak Ir. Muh Abidin, M.Si selaku Kepala Balai Penelitian dan Pengembangan Aek Nauli yang telah memberikan kesempatan kepada penulis Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

untuk melakukan penelitian, dan kepada Bapak Hendra Sanjaya, S.Hut yang telah banyak membantu penulis selama penelitian. 5. Juliana, Harisyah, Uli, Mila, Astri, Parlin, Odi, Indra, dan teman-teman THH, MNH, dan BDH 2004 yang tidak dapat dituliskan satu persatu. 6. Pihak-pihak telah membantu penulis menyelesaikan karya ilmiah ini yang tidak dapat dituliskan satu persatu. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat di masa mendatang.

Medan,

Maret 2009

Penulis


DAFTAR ISI Halaman

ABSTRAK................................................................................................... i ABSTRACT ................................................................................................ ii RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................. v DAFTAR ISI ............................................................................................... vii DAFTAR TABEL ....................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xi PENDAHULUAN Latar Belakang..................................................................................... Tujuan Penelitian ................................................................................ Manfaat Penelitian ............................................................................... Hipotesis Penelitian .............................................................................

1 2 2 2

TINJAUAN PUSTAKA Arang................................................................................................... Briket Arang ........................................................................................ Limbah Serbuk Gergaji ........................................................................ Cangkang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) ................................. Perekat Tapioka ...................................................................................

3 3 5 6 8

METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. Bahan dan Alat Penelitian .................................................................... Prosedur Penelitian .............................................................................. Pembuatan Briket Arang ............................................................... Pengarangan ........................................................................... Pembuatan Serbuk dan Penyaringan ....................................... Persiapan Perekat ................................................................... Pencampuran Perekat dengan Bahan Baku ............................. Pencetakan dan Pengempaan .................................................. Pengeringan ........................................................................... Pengujian Briket Arang ................................................................. Kerapatan ............................................................................... Keteguhan Tekan ................................................................... Kadar Air ...............................................................................

10 10 11 11 11 12 12 13 13 14 15 15 15 15


Kadar Zat Menguap Briket ..................................................... Kadar Abu Briket ................................................................... Kadar Karbon Terikat ............................................................. Nilai Kalor Briket................................................................... Rancangan Percobaan .......................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN Kadar Air ............................................................................................. Kerapatan ............................................................................................ Keteguhan Tekan ................................................................................. Kadar Zat Menguap ............................................................................. Kadar Abu ........................................................................................... Nilai Kalor ........................................................................................... Kadar Karbon Terikat .......................................................................... Karakteristik Briket Arang Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang Cangkang Sawit dibandingkan dengan Briket Arang Buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI.......................

16 16 17 17 18

20 21 22 23 25 27 28

30

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan.......................................................................................... 32 Saran ................................................................................................... 32 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 33 LAMPIRAN


DAFTAR TABEL

Halaman 1. Produksi kayu gergajian dan perkiraan jumlah limbah ................................ 6 2. Nilai energi panas (calorific value) dari beberapa produk samping sawit (berdasarkan berat kering) ................................................... 7 3. Karakteristik briket arang dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan cangkang sawit ....................................................................... 8 4. Komposisi kimia pati.................................................................................. 9 5. Perbandingan nilai briket arang serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika, dan SNI .................. 31


DAFTAR GAMBAR

Halaman 1. Arang cangkang kelapa sawit ...................................................................... 11 2. Serbuk gergajian kayu ................................................................................. 12 3. Serbuk arang cangkang kelapa sawit ........................................................... 12 4. Tepung Tapioka sebagai perekat ................................................................. 12 5. Alat kempa dingin bertekanan 20 ton .......................................................... 13 6. Diagram Alir Penelitian .............................................................................. 14 7. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Air ................................................................. 8. Grafik Nilai Rata-rata Kerapatan ................................................................. 21 9. Grafik Nilai Rata-rata Keteguhan Tekan .................................................... 23 10. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Zat Menguap ................................................. 24 11. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Abu ................................................................ 26 12. Grafik Nilai Rata-rata Nilai Kalor .............................................................. 27 13. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Karbon Terikat ............................................... 29


DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Hasil Perhitungan Kadar Air ...................................................................... 34 2. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: kadar air versus perlakuan .......................................... 34 3. Hasil Perhitungan Kerapatan ..................................................................... 35 4. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: kerapatan versus perlakuan ......................................... 35 5. Hasil Perhitungan Uji Duncan ................................................................... 35 6. Hasil Perhitungan Keteguhan Tekan .......................................................... 36 7. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: keteguhan tekan versus perlakuan ............................... 36 8. Hasil Perhitungan Uji Duncan ................................................................... 37 9. Hasil Perhitungan Kadar Zat Menguap ...................................................... 37 10. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: kadar zat menguap versus perlakuan ........................... 37 11. Hasil Perhitungan Kadar Abu .................................................................... 38 12. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: kadar abu versus perlakuan ......................................... 38 13. Hasil Perhitungan Uji Duncan ................................................................... 39 14. Hasil Perhitungan Nilai Kalor .................................................................... 39 15. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: nilai kalor versus perlakuan ........................................ 39 16. Hasil Perhitungan Uji Duncan ................................................................... 41 17. Hasil Perhitungan Kadar Karbon Terikat ................................................... 41 18. Hasil Perhitungan Sidik Ragam One-way ANOVA: kadar karbon terikat versus perlakuan ......................... 41


PENDAHULUAN

Latar Belakang Saat ini sebagian besar energi yang digunakan rakyat Indonesia berasal dari bahan bakar fosil, yaitu bahan bakar minyak, batubara, dan gas. Kerugian penggunaan bahan bakar fosil ini selain merusak lingkungan, juga tidak terbarukan (nonrenewable) dan tidak berkelanjutan (unsustainable) (Erwandi, 2005). Menurut Suryo dan Armando (2005) dalam Sekianti (2008) distribusi BBM untuk memasok kebutuhan masyarakat di daerah terpencil, khususnya minyak tanah, masih belum jelas. Selain itu fluktuasi harga minyak tanah akibat tidak adanya patokan harga yang jelas antara satu daerah dengan daerah lainnya semakin menyulitkan konsumen. Peningkatan harga BBM menyebabkan sumber energi ini menjadi tidak lagi murah. Selain BBM, sumber energi yang juga mengalami peningkatan harga adalah gas elpiji. Oleh karena itu perlu diciptakan sumber energi lain yang dapat digunakan untuk mengganti peran BBM dan gas. Beberapa jenis limbah seperti limbah industri penggergajian dan limbah pertanian dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif pengganti BBM dan gas. Menurut Pari (2002) untuk mengolah limbah tersebut menjadi lebih bermanfaat maka diperlukan teknologi alternatif. Teknologi tersebut di antaranya adalah teknologi pembuatan arang dari serbuk gergajian kayu. Arang serbuk yang dihasilkan dapat diolah lebih lanjut menjadi produk yang lebih mempunyai nilai ekonomi seperti arang aktif, briket arang, serat karbon, dan arang kompos. Briket arang dari serbuk gergajian masih mempunyai sifat-sifat atau Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

kualitas yang masih rendah, sehingga perlu penambahan bahan baku yang mempunyai kualitas tinggi. Cangkang kelapa sawit disamping sebagai limbah dengan potensi yang cukup banyak juga memiliki nilai kalor yang cukup tinggi (> 5000 kalori/gram), sehingga berpotensi untuk dijadikan campuran arang serbuk kayu, selanjutnya diolah menjadi briket arang sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif. Berdasarkan pemikiran diatas, peneliti melakukan studi penambahan arang cangkang kelapa sawit untuk meningkatkan sifat-sifat atau kualitas briket arang serbuk gergajian.

Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui karakteristik briket arang campuran serbuk gergaji dengan arang cangkang kelapa sawit. 2. Meningkatkan kualitas briket arang serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit.

Hipotesis Penelitian Penambahan arang cangkang kelapa sawit akan meningkatkan kualitas briket yang dihasilkan.


TINJAUAN PUSTAKA

Arang Masturin (2002), menyatakan arang adalah residu yang berbentuk padatan yang merupakan sisa dari proses pengkarbonan bahan berkarbon dengan kondisi terkendali di dalam ruangan tertutup seperti dapur arang. Menurut Sudrajat dan Soleh (1994) dalam Triono (2006) arang adalah hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon yang berbentuk padat dan berpori. Sebagian besar porinya masih tertutup oleh hidrogen, ter, dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari abu, air, nitrogen, dan sulfur. Peristiwa terbentuknya arang dapat terjadi dengan cara memanasi secara langsung atau tidak langsung terhadap bahan berkarbon di dalam timbunan, kiln, oven, atau di udara terbuka. Untuk menghasilkan arang umumnya bahan baku dipanaskan dengan suhu diatas 500º C. Faktor yang berpengaruh terhadap proses karbonisasi adalah kecepatan pemanasan dan tekanan. Pemanasan yang cepat sukar untuk mengamati tahapan karbonisasi yang terjadi dan rendemen arang yang dihasilkan dan rendemen arang yang dihasilkan lebih rendah. Sedangkan pemakaian tekanan yang tinggi akan mampu meningkatkan rendemen arang (Hendra, 1999 dalam Masturin, 2002).

Briket Arang Briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut menjadi bentuk briket (penampilan dan kemasan yang lebih menarik) yang dapat digunakan untuk Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

keperluan energi sehari-hari. Pembuatan briket arang dari limbah industri pengolahan kayu dilakukan dengan cara penambahan perekat tapioka, dimana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk, dicampur perekat, dicetak (kempa dingin) dengan sistem hidroulik manual selanjutnya dikeringkan (Pari, 2002). Menurut Hartoyo dan Rohadi (1978) dalam Capah (2007), briket arang adalah arang kayu yang diubah bentuk, ukuran, dan kerapatannya dengan cara mengempa campuran serbuk dengan bahan perekat. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan briket adalah arang kayu atau kayu yang berukuran kecil yang diperoleh dari limbah industri penggergajian atau industri perkayuan. Tsoumis (1991), mengemukakan bahwa briket juga terbuat dari residu berkarbon, dan digunakan untuk pembakaran dan kegunaan lain yang berhubungan. Pada beberapa produk, bahan tambahan diperlukan, seperti lilin untuk menambah pembakaran, dan substansi lainnya untuk memberikan bau yang menyenangkan dan warna yang seragam. Arang dalam bentuk briket memiliki kelebihan dibandingkan dalam bentuk arang, menurut Hendra (1999) dalam Capah (2007) keuntungan dari briket arang adalah sebagai berikut : 1. Memperbesar rendemen pada pembuatan arang karena arang yang diperoleh dapat dipergunakan dalam pembuatan briket arang. 2. Bentuknya seragam dan lebih padat atau memperkecil tempat penyimpanan dan transportasi. 3. Kualitas pembakaran lebih baik apabila digunakan tambahan yang sesuai. Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

4. Lebih menguntungkan karena pada umumnya 40% terdiri dari bahan baku arang yang nilainya lebih rendah dari arang. 5. Bahan baku tidak terikat pada satu jenis kayu, hampir segala jenis kayu dapat digunakan sebagai bahan pembuatan briket arang.

Limbah Serbuk Gergaji Serbuk gergajian adalah serbuk kayu dari jenis kayu yang sembarang yang diperoleh dari limbah ataupun sisa yang terbuang dari jenis kayu dan dapat diperoleh di tempat pengolahan kayu ataupun industri kayu. Serbuk ini biasanya terbuang percuma ataupun dimanfaatkan dalam proses pengeringan kayu yang menggunakan metode kiln ataupun dimanfaatkan untuk bahan pembuatan obat nyamuk bakar. Maka dicari alternatif untuk membuat limbah gergaji kayu lebih bermanfaat dalam penggunaannya (Effendi, 2005). Limbah pengolahan kayu dapat digunakan untuk beberapa keperluan dan dapat dibedakan menjadi : kulit kayu, potongan kayu, serpihan dan serbuk hasil gergajian. Sebagai contoh penggunaan limbah kulit kayu adalah untuk bahan bakar, potongan kayu dan serpihan dapat dibuat menjadi arang, briket arang atau karbon aktif sedang serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi briket arang atau karbon aktif (Amin, 2000). Limbah kayu dapat terjadi di industri penggergajian, yang terdiri atas kayu-kayu dari berbagai bentuk dan ukuran yang pemanfaatannya belum secara optimal, pada umumnya banyak dimanfaatkan sebagai kayu bakar. Berdasarkan Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan (2006) produksi kayu gergajian di Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

Sumatera Utara pada tahun 2006 mencapai 66.616 m3. Dengan asumsi bahwa produksi limbah kayu gergajian sebesar 50% dan serbuk gergajian sebesar 15% (Departemen Kehutanan 1998/1999, dalam Pari, 2002) maka besarnya limbah kayu gergajian yang dihasilkan adalah sebesar 33.308 m3 dan produksi serbuk gergajian yang dihasilkan sebesar 9.992,4 m3. Besarnya produksi kayu gergajian yang terjadi pada industri penggergajian, dapat disajikan pada tabel 1. Tabel 1. Perkembangan Produksi Gergajian di Sumatera Utara No.

Tahun

Kayu Gergajian (Sawtimber)

Limbah Kayu Gergajian, 50%

Serbuk Gergajian, 15%

M3/CuM

M3/CuM

M3/CuM

1.

2002

37.432

18.716

5.614,8

2.

2003

7.557

3.778,5

1.133,55

3.

2004

19.915

9.957,5

2.987,25

4.

2005

51.368

25.684

7.705,2

5.

2006

66.616

33.308

9.992,4

Sumber : Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan (2006)

Untuk industri besar dan terpadu, limbah serbuk kayu gergajian sudah dimanfaatkan menjadi bentuk briket arang dan arang aktif yang dijual secara komersial. Namun untuk industri penggergajian kayu skala industri kecil yang jumlahnya mencapai ribuan unit dan tersebar di pedesaan, limbah ini belum dimanfaatkan secara optimal (Pari, 2002).

Cangkang Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jacq) Menurut Rizza (1994) tanaman kelapa sawit dibedakan atas dua bagian, yakni vegetatif dan generatif. Bagian vegetatif tanaman kelapa sawit meliputi Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

akar, batang, dan daun. Sedangkan bagian generatif tanaman meliputi bunga dan buah. Buah kelapa sawit termasuk buah batu yang terdiri dari 3 bagian, yakni : –

Lapisan luar (Epicarpium) disebut kulit luar.

–

Lapisan tengah (Meso Carpium) disebut daging buah, mengandung minyak sawit.

–

Lapisan dalam (Endo Carpium) disebut inti, mengandung minyak inti.

Di antara inti dan daging buah terdapat lapisan tempurung (cangkang) yang keras. Menurut Goenadi et al (2005) potensi energi yang dapat dihasilkan dari produk samping sawit dapat dilihat dari nilai energi panas (calorific value). Produk samping yang memiliki nilai energi panas tinggi adalah cangkang dan serat. Cangkang dan serat (fibre) dimanfaatkan sebagian besar atau seluruhnya sebagai bahan bakar boiler Perkebunan Kelapa Sawit (PKS). Tabel 2. Nilai energi panas (calorific value) dari beberapa produk samping sawit (berdasarkan berat kering). Bagian

Rata-rata calorific value (kJ/kg) Kisaran (kJ/kg)

Tandan Kosong Kelapa

18 795

18 000 – 19 920

Serat

19 055

18 800 – 19 580

Cangkang

20 093

19 500 – 20 750

Batang

17 471

17 000 – 17 800

Pelepah

15 719

15 400 – 15 680

Sawit

Sumber : Ma et al (2004) dalam Goenadi et al (2005)

Alternatif lain pemanfaatan limbah padat kelapa sawit yang paling sederhana untuk Indonesia adalah menjadikannya briket arang. Hal ini dapat Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

dilakukan dengan memperbaiki sifat tersebut dengan cara pemadatan melalui pembriketan, pengeringan dan pengarangan. Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) telah merancang bangun paket teknologi untuk produksi briket arang dari limbah sawit, baik tandan kosong maupun cangkang sawit (Goenadi et al, 2005). Karakteristik briket arang yang terbuat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dan cangkang sawit sangat berbeda. Briket arang TKKS memiliki kadar abu yang lebih tinggi, sedangkan kadar kalor dan karbon terikatnya lebih rendah. Ditinjau dari segi kalor, kedua briket arang tersebut telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk briket arang kayu yaitu minimal 5000 kalori/gram (Goenadi et al, 2005). Tabel 3. Karakteristik Briket Arang dari TKKS dan Cangkang Sawit No Karakteristik

1 2 3 4 5 6

Kadar air, % Kadar abu, % Kadar zat terbang, % (volatile matter) Kadar karbon terikat, % (fixed carbon) Keteguhan tekan, kg/cm2 Nilai kalor, kal/g

Briket arang tandan kosong sawit 9,77 17,15 29,03

Briket arang cangkang sawit

53,82 2,10 5578

69.25 7,82 6.600

8,47 9,65 21,10

Sumber : Goenadi et al (2005)

Perekat Tapioka Perekat tapioka umum digunakan sebagai bahan perekat pada briket arang karena banyak terdapat di pasaran dan harganya relatif murah. Perekat ini dalam penggunaannya menimbulkan asap yang relatif sedikit dibandingkan bahan lainnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa briket arang dengan tepung kanji Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

sebagai bahan perekat akan sedikit menurunkan nilai kalornya bila dibandingkan dengan nilai kalor kayu dalam bentuk aslinya (Sudrajat dan Soleh, 1994 dalam Capah, 2007). Perekat pati dalam bentuk cair sebagai bahan perekat menghasilkan briket arang bernilai rendah dalam hal kerapatan, keteguhan tekan, kadar abu dan zat mudah menguap, tetapi akan lebih tinggi dalam hal kadar air, karbon terikat dan nilai kalornya apabila dibandingkan dengan briket arang yang menggunakan perekat molase atau tetes tebu (Sudarajat et al, 2006 dalam Capah, 2007). Menurut Tano (1997), tepung bila diproses secara hidrolisa, dinding sel tepung berangsur-angsur akan membentuk gelatin karena molase dari tepung mengubah sifat dirinya menjadi kolodial dan kemudian terbentuk pasta, sifat ini disebut gelatinasi. Terbentuknya gelatinasi untuk tepung kanji memerlukan panas sekitar 60-64ºC. Menurut Triono (2006) kadar perekat dalam briket arang tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan penurunan mutu briket arang yang sering menimbulkan banyak asap. Kadar perekat yang digunakan umumnya tidak lebih dari 5 %. Tabel 4. Komposisi Kimia Pati Komposisi

Jumlah (%)

Air

8-9

Proton

0,3-1,0

Lemak

0,1-0,4

Abu

0,1-0,8

Serat Kasar

81-89

Sumber : Kirk dan Othmer (1967) dalam Triono (2006) Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian telah dilaksanakan pada bulan Mei 2008 sampai November 2008. Pembuatan briket arang dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian dan Pengembangan Aek Nauli, Parapat, Sumatera Utara dan pengujian dilakukan di Laboratorium Penelitian Polimer, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara.

Bahan dan Alat Penelitian Bahan-bahan yang diperlukan adalah limbah serbuk gergaji yang diambil dari industri penggergajian kayu di Medan, cangkang kelapa sawit yang diambil dari PTPN III PKS Kebun Rambutan Tebing Tinggi, dan tepung tapioka sebagai perekat serta air sebagai pengencer. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas ukur untuk mengukur volume air, drum kiln untuk cangkang sawit, kompor dan wajan untuk penyangraian serbuk gergaji, saringan ukuran 50 mesh untuk arang serbuk gergaji dan saringan ukuran 70 mesh untuk arang cangkang sawit, pengaduk untuk mengaduk perekat, cawan crucible sebagai wadah contoh uji, alat pencetak briket, thermometer, desikator untuk mendinginkan contoh uji, calorimeter combustion comb untuk mengukur nilai kalor, thermolyne furnace untuk memanaskan contoh Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

uji, dan alat Instron untuk menghitung keteguhan tekan briket.

Prosedur Penelitian Prosedur penelitian secara umum dilaksanakan dalam dua tahap pembuatan, yaitu pembuatan briket arang dan pengujian briket arang.

Pembuatan Briket Arang Pengarangan Cangkang kelapa sawit terlebih dulu diarangkan, sedangkan serbuk gergaji disangrai hingga serbuk halus menjadi kehitam-hitaman. Menurut Hendra dan Darmawan, (2000) pengarangan dilakukan dengan kiln drum modifikasi selama 57 jam. Untuk memudahkan proses pembakaran digunakan bahan bakar umpan yang diletakkan di bagian tengah kiln. Setelah bahan bakar umpan dinyalakan dan api menyala dengan stabil, kiln ditutup lalu cerobong asap dipasang pada bagian tengah kiln tersebut. Selanjutnya dilakukan pengaturan buka tutup lubang udara pada dinding kiln dan pembakaran terus dilakukan sampai asap yang keluar menipis dan berwarna kebiruan. Serbuk gergaji yang digunakan tidak diarangkan melainkan disangrai karena ukuran partikel serbuk yang sangat kecil sehingga jika serbuk tetap diarangkan maka akan cepat menjadi abu dan tidak bisa digunakan lagi.


Gambar 1. Arang cangkang kelapa sawit Pembuatan Serbuk dan Penyaringan Setelah proses pengarangan, arang digiling. Serbuk gergaji disaring dengan 50 mesh dan arang cangkang kelapa sawit digiling dan disaring dengan ukuran 70 mesh.

Gambar 2. Serbuk gergajian kayu

Gambar 3. Serbuk arang cangkang kelapa sawit

Persiapan Perekat Perekat tapioka ditimbang sebanyak 5 % dari berat bahan baku per satuan briket, lalu dicampur dengan air, dengan perbandingan konsentrasi perekat dan air 1:20. Air yang ditambahkan dengan tepung tapioka dipanaskan di atas kompor hingga perekatnya merata sempurna.


Gambar 4. Tepung Tapioka sebagai perekat

Pencampuran Perekat dan Bahan Baku Serbuk gergaji dan arang cangkang sawit yang telah disaring kemudian dibuat briket pada beberapa komposisi bahan baku setelah terlebih dahulu dicampur dengan perekat tapioka sebanyak 5% dari berat bahan baku per satuan briket. Pembuatan briket ini dibedakan menjadi 6 kombinasi bahan baku, yaitu : 1. 100% serbuk gergaji 2. 90% serbuk gergaji, 10% arang cangkang kelapa sawit 3. 80% serbuk gergaji, 20% arang cangkang kelapa sawit 4. 70% serbuk gergaji, 30% arang cangkang kelapa sawit 5. 60% serbuk gergaji, 40% arang cangkang kelapa sawit 6. 50% serbuk gergaji, 50% arang cangkang kelapa sawit Pencetakan dan Pengempaan Masing-masing komposisi bahan baku yang telah dibuat selanjutnya dimasukkan dalam cetakan berukuran diameter 4,5 cm dan tinggi 10 cm. Tekanan kempa

yang

digunakan sebesar 20 ton

selama 15 menit.


Gambar 5. Alat kempa dingin bertekanan 20 ton Pengeringan Briket arang kemudian dikeringkan dengan oven pada suhu 60°C selama ± 2x24 jam. Kemudian briket diuji karakteristiknya, meliputi kerapatan, kekuatan tekan, kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon, terikat dan nilai kalor.Pengujian dilakukan sesuai standar ASTM D 5142-02.


Serbuk gergaji kayu campuran

Cangkang kelapa sawit Kadar air <15%

Pengeringan

Pengeringan

Pengarangan

Pengsangraian

Penggilingan

Penyaringan 50 mesh

Perekat tapioka

Serbuk gergaji

Pencampuran serbuk gergaji dan arang dan perekat

Penyaringan 70 mesh

Arang cangkang kelapa sawit

Pengadukan

Pencetakan

Pengeringan

Pengujian sifat fisis dan kimia briket

Gambar 6. Diagram Alir Penelitian Pengujian Briket Arang Kerapatan Kerapatan pada umumnya dinyatakan dalam perbandingan berat dan volume, yaitu dengan cara menimbang dan mengukur volume dalam keadaan Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

kering udara. Kerapatan briket dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : Kerapatan =

G V

Keterangan : K = Kerapatan (g/cm3) G = Bobot briket (g) V = Volume (cm3)

Keteguhan Tekan Prinsip pengujian keteguhan tekan adalah mengukur kekuatan tekan briket dengan memberikan penekanan sampai briket pecah. Penentuan keteguhan tekan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : Kt =

P L

Keterangan : Kt = beban keteguhan tekan (kg/cm2) P = Beban penekanan (kg) L = Luas permukaan (cm2)

Kadar Air (ASTM D 5142-02) Contoh uji ditimbang sebanyak ± 1 gram, lalu dimasukkan ke dalam oven pada suhu 104-110ºC selama 1 jam sampai beratnya konstan dan ditimbang. Kadar air dihitung dengan menggunakan persamaan : KA =

X1 − X 2 × 100% X1

Keterangan : KA = Kadar air (%) Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

X1

= Berat contoh mula-mula (gram)

X2

= Berat contoh setelah dikeringkan pada suhu 103±2ºC (gram)

Kadar Zat Menguap Briket (ASTM D 5142-02) Timbang cawan crucible dengan tutupnya, dengan diisi spesimen yang berasal dari penghitungan kadar air dan ditempatkan dalam furnace. Panaskan dalam furnace dengan suhu 950 ± 200 C selama 7 menit, kemudian didinginkan dalam deksikator dan selanjutnya ditimbang. Kadar zat menguap dihitung berdasarkan persamaan: V=

B−C x100% W

Keterangan: V B C W

= Kadar zat mudah menguap (%) = Berat contoh setelah dikeringkan pada suhu 104-1100 C (g) = Berat spesimen setelah dipanaskan pada tes zat menguap (g) = Berat contoh mula-mula pada kadar air (g)

Kadar Abu Briket (ASTM D 5142-02) Timbang cawan crucible tanpa tutup dengan spesimen yang diambil 1 gram dari sampel, tempatkan dalam furnace dan dipanaskan dalam suhu 450 5000C selama 1 jam kemudian suhu 700 – 7500C selama 2 jam, kemudian dilanjutkan pengabuan dengan suhu 900 – 9500C selama 2 jam. Pindahkan crucible dari furnace, didinginkan dalam desikator dan timbang segera. Kadar abu dihitung berdasarkan persamaan: A=

F −G x100% W

Keterangan: A = Kadar abu (%) F = Berat crucible dan abu (g) Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

G W

= Berat kosong crucible (g) = Berat awal specimen (g)

Kadar Karbon Terikat Briket (ASTM D 5142-02) Karbon terikat adalah fraksi karbon (C) dalam briket, selain fraksi air, zat mudah menguap dan abu. Kadar karbon terikat dihitung dengan menggunakan persamaan: Fixed Carbon = 100 – (M + V + A) % Keterangan: Fixed Carbon M V A

= Kadar karbon terikat (%) = Kadar air (%) = Kadar zat mudah menguap (%) = Kadar Abu (%)

Nilai Kalor Briket Penentuan nilai kalor dengan cara ditimbang 0,3 gram spesimen, lalu ditempatkan pada cawan besi, kemudian dimasukkan ke dalam oxsigen bomb calorimeter. Cara kerja oxsigen bomb calorimeter adalah dengan memasukkan spesimen ke dalam cawan dan disiapkan kawat untuk penyala dengan menggulungnya dan memasangnya pada tangkai penyala yang terpasang pada penutup bom. Lalu cawan berisi spesimen ditempatkan pada ujung tangkai penyala. Alat bomb ditutup dengan kuat setelah dipasang ring-O dengan memutar penutup tersebut kemudian oksigen diisikan ke dalam bom dengan tekanan 30 bar. Alat bom yang telah terpasang ditempatkan ke dalam kalorimeter lalu dimasukkan air pendingin sebanyak 1250 ml. Ditutup kalorimeter dengan alat penutupnya dan dihidupkan pengaduk air pendingin selama 5 menit lalu dicatat temperatur air pendingin. Setelah 5 menit kemudian dihidupkan penyalaan dengan menggunakan Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

tombol yang paling kanan dan diaduk terus air pendingin selama 5 menit setelah penyalaan berlangsung. Dibaca dan dicatat kembali temperatur air pendingin lalu dimatikan pengaduk. Penentuan nilai kalor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Nilai Kalor = T 2 − T 1 − 0,05 xCvx0.24 Keterangan : T1 = Suhu air mula-mula (0C) T2 = Suhu setelah Pembakaran (0C) 0.05 = Suhu akibat kenaikan panas pada kawat Cv = Berat jenis calorimeter = 73529.6 (kJ/kg) 0,24 = Konstanta 1 J = 0.24 kal

Rancangan Percobaan Perlakuan dalam penelitian ini adalah perbedaan komposisi arang serbuk cangkang kelapa sawit yang diberikan. Pengujian dibuat dalam 6 kombinasi bahan baku (100 : 0, 90 : 10, 80 : 20, 70 : 30, 60 : 40, 50 : 50), yaitu : 1. 100% serbuk gergaji 2. 90% serbuk gergaji, 10% arang cangkang kelapa sawit 3. 80% serbuk gergaji, 20% arang cangkang kelapa sawit 4. 70% serbuk gergaji, 30% arang cangkang kelapa sawit 5. 60% serbuk gergaji, 40% arang cangkang kelapa sawit 6. 50% serbuk gergaji, 50% arang cangkang kelapa sawit Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap dengan tiga kali ulangan. Model matematikanya adalah : Yij = μ + αi + Σij Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

Keterangan : Yij = Angka pengamatan percobaan μ = Nilai rataan αi = Efek perlakuan ke-i Σij = Efek kesalahan percobaan pada perlakuan ke-I dan ulangan ke-j (1,2,3) Data diolah dengan menggunakan program MiniTab 14 yang bertujuan untuk melihat pengaruh perlakuan yang diberikan. Pengaruh yang menunjukkan berbeda nyata dilanjutkan dengan Uji Duncan dengan selang kepercayaan 95%.


HASIL DAN PEMBAHASAN

Kadar Air Kadar air briket berpengaruh terhadap nilai kalor. Semakin kecil kecil nilai kadar air maka semakin bagus nilai kalornya. Briket arang mempunyai sifat higroskopis yang tinggi. Sehingga penghitungan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higroskopis briket arang hasil penelitian. Nilai rata-rata kadar air pada setiap perlakuan masih di bawah nilai standar SNI yaitu 8% (Gambar 7). Hal ini berarti bahwa nilai kadar air memenuhi standar SNI.

Kadar Air (%)

5 4 3

4,23

4,03 3,04

3

2,71

3,01

2 1 0 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku

Gambar 7. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Air Nilai kadar air terendah sebesar 2,71% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (70% : 30%). Nilai kadar air terbesar berkisar 4,23% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%). Rata-rata kadar air yang dihasilkan adalah 3,34%. Kadar air yang tinggi pada perlakuan (100% : 0%) disebabkan karena jumlah pori-pori masih cukup banyak dan mampu menyerap air, hal ini sesuai dengan pernyataan Triono (2006) tingginya kadar air pada serbuk gergajian kayu disebabkan karena pada serbuk gergajian kayu memiliki jumlah pori-pori yang Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

lebih banyak, selain itu serbuk gergajian kayu masih mengandung komponenkomponen kimia seperti selulosa, lignin, dan hemiselulosa. Secara

statistik,

pencampuran serbuk gergajian kayu dengan arang cangkang kelapa sawit tidak berpengaruh nyata terhadap nilai kadar air yang dihasilkan.

Kerapatan Kerapatan menunjukkan perbandingan antara berat dan volume briket arang. Besar kecilnya kerapatan dipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan arang penyusun briket arang tersebut. Nilai rata-rata kerapatan pada masing-masing komposisi perlakuan ditunjukkan pada Gambar 8.

Kerapatn (gr/cm3)

0,6 0,5 0,4

0,45

0,46

0,49

0,504

0,44

B*

B*

B*

C*

C*

0,32

0,3 0,2 0,1

A*

0 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50% Kom posisi Bahan Baku * Notasi Uji Duncan

Gambar 8. Grafik Nilai Rata-rata Kerapatan (gr/cm3) Nilai kerapatan terendah sebesar 0.32 gr/cm3 terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai kerapatan tertinggi 0,504gr/cm3 terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Perlakuan 100% serbuk gergajian dengan ukuran serbuk 50 mesh tidak mempunyai ikatan antar serat yang kompak dan kuat karena serbuk yang besar mempunyai luasan permukaan yang sempit. Hal ini yang menyebabkan nilai kerapatan briket rendah. Penambahan Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

arang cangkang kelapa sawit dengan ukuran partikel lebih kecil (70 mesh) berarti memperluas bidang permukaan ikatan antar serbuk. Hal ini menyebabkan ikatan antar serbuk menjadi lebih kompak dan kuat, sehingga dapat meningkatkan kerapatan briket arang. Hal ini sesuai dengan Masturin (2002) yang menyatakan bahwa ukuran arang serbuk gergajian kayu yang cenderung lebih halus dan seragam dibandingkan dengan arang limbah sabetan kayu mengakibatkan ikatan antar partikel arangnya lebih maksimal. Kecenderungan terdapatnya ruang-ruang kosong antar partikel sangat kecil. Partikel arang limbah gergajian kayu yang ukurannya lebih kasar dan tidak seragam memungkinkan turunnya nilai kerapatan briket arang, karena ikatan antar partikelnya tidak maksimal. Secara statistik, penambahan cangkang sawit 10% - 40% tidak mempengaruhi nilai kerapatan, sedangkan penambahan cangkang sawit 50% menunjukkan pengaruh yang nyata (Gambar 8).

Keteguhan Tekan Keteguhan tekan briket merupakan kemampuan briket untuk memberikan daya tahan atau kekompakan briket terhadap pecah atau hancurnya briket jika diberikan beban pada benda tersebut. Semakin tinggi nilai keteguhan tekan briket arang berarti daya tahan briket terhadap pecah semakin baik (Triono, 2006). Penentuan keteguhan tekan ini bertujuan untuk mengetahui daya tahan briket untuk pengemasan dan memudahkan pengangkutan briket arang. Nilai rata-rata keteguhan tekan untuk masing-masing perlakuan ditunjukkan pada Gambar 9.


3,683

Keteguhan Tekan (kgf/cm2)

4 3,375

3,5 2,79

3

3,027

2,532

2,5 2 1,5

1,157

B*

B*

B*

B*

B*

1 0,5

A

0 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50%

* Notasi Uji Duncan

Kom posisi Bahan Baku

Gambar 9. Grafik Nilai Rata-rata Keteguhan Tekan Nilai keteguhan tekan terendah sebesar 1,157 kgf/cm2 pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 3,683 kgf/cm2 pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Pada gambar tampak dijelaskan bahwa penambahan arang cangkang kelapa sawit mempengaruhi kualitas briket yang dihasilkan. Hal ini dapat dihubungkan dengan peningkatan nilai kerapatan briket, dimana semakin bertambah arang cangkang kelapa sawit maka kerapatan juga bertambah. Semakin bertambah arang cangkang kelapa sawit maka kekompakan briket juga bertambah sehingga keteguhan tekan juga bertambah. Menurut Nurhayati (1983) dalam Triono (2006) semakin seragam serbuk arang gergajian kayu akan menghasilkan briket arang dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai keteguhan tekan (Gambar 9).

Kadar Zat Menguap Kadar zat menguap adalah zat (volatile matter) yang dapat menguap sebagai hasil dekomposisi senyawa-senyawa yang masih terdapat di dalam arang Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

selain air. Kandungan kadar zat menguap yang tinggi di dalam briket arang akan menyebabkan asap yang lebih banyak pada saat briket dinyalakan. Kandungan asap yang tinggi disebabkan oleh adanya reaksi antar karbon monoksida (CO) dengan turunan alkohol (Hendra dan Pari, 2000 dalam Triono, 2006). Menurut Hendra (2007) tinggi rendahnya kadar zat menguap briket arang yang dihasilkan dipengaruhi oleh jenis bahan baku, sehingga perbedaan jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap kadar zat menguap briket arang. Nilai rata-rata kadar zat menguap pada setiap perlakuan dapat dilihat pada gambar 10.

42

40,87

Kadar Zat Menguap (%)

39,937 40 38

37,487 36,407

36

34,27

34,19


Gambar 10. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Zat Menguap Nilai kadar zat menguap terendah sebesar 34.19% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 40,87% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit 100% : 0%). Nilai kadar zat menguap yang tinggi pada perlakuan 100% serbuk gergajian disebabkan serbuk gergajian yang dijadikan bahan baku sebelum dijadikan briket tidak mengalami proses pengarangan seperti arang cangkang kelapa sawit, sehingga tidak terjadi proses karbonisasi sehingga kandungan zat yang terdapat pada serbuk gergajian tidak Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

banyak yang terbuang. Sedangkan cangkang kelapa sawit mengalami proses pengarangan sehingga terjadi proses karbonisasi sehingga kandungan zat yang terdapat di dalam cangkang sawit banyak yang terbuang. Semakin tinggi penambahan arang cangkang kelapa sawit maka kadar zat menguap briket yang dihasilkan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Triono (2006) yang menyatakan bahwa tinggi rendahnya kadar zat menguap pada briket arang diduga disebabkan oleh kesempurnaan proses karbonisasi dan juga dipengaruhi oleh waktu dan suhu pada proses pengarangan. Semakin besar suhu dan waktu pengarangan maka semakin banyak zat menguap yang terbuang, sehingga pada saat pengujian kadar zat menguap akan diperoleh kadar zat menguap yang rendah. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh tidak nyata, namun penambahan arang cangkang kelapa sawit mampu menurunkan nilai kadar zat menguap (Gambar 10).

Kadar Abu Abu merupakan bagian yang tersisa dari hasil pembakaran dalam hal ini adalah sisa pembakaran briket arang. Salah satu unsur penyusun abu adalah silika. Pengaruhnya kurang baik terhadap nilai kalor briket arang yang dihasilkan. Kandungan abu yang tinggi dapat menurunkan nilai kalor briket arang sehingga kualitas briket arang tersebut menurun (Masturin, 2002). Nilai rata-rata kadar abu pada setiap perlakuan ditunjukkan pada Gambar 11.


Kadar Abu (%)

5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0

4,42 3,37

3,48

B*

B*

3,03 2,36

0,62

B*

B*

B*

A* 100%:0% 90%:10% 80%:20% 70%:30% 60%:40% 50%:50%

* Notasi Uji Duncan


Gambar 11. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Abu Nilai kadar abu terendah sebesar 0,62% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 4,42% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Penambahan arang cangkang kelapa sawit ternyata meningkatkan kadar abu, hal ini disebabkan karena kandungan silika pada arang cangkang kelapa sawit lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan silika pada serbuk gergajian. Hal ini dapat terlihat dari grafik yang menunjukkan adanya penambahan nilai kadar abu sesuai dengan penambahan komposisi arang cangkang sawit. Hasil nilai rata-rata kadar abu briket ini sesuai dengan hasil penelitian Hendra dan Darmawan (2000) yang menunjukkan dengan penambahan arang tempurung kelapa pada briket serbuk gergajian maka kadar abu yang dihasilkan juga semakin bertambah. Dari sini maka dapat dikatakan bahwa cangkang kelapa sawit seperti halnya tempurung kelapa memiliki kandungan silika yang lebih tinggi dibandingkan dengan serbuk gergajian. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap nilai kadar abu (Gambar 11).


Nilai Kalor Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket arang. Semakin tinggi nilai kalor bakar briket arang, semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan. Menurut Nurhayati (1974) dalam Masturin (2002) nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu briket arang. Semakin tinggi kadar air dan kadar abu briket arang, maka akan menurunkan nilai kalor bakar briket arang yang dihasilkan. Nilai rata-rata nilai kalor dari setiap perlakuan ditunjukkan pada Gambar 12.

7000

5941,1917 6117,6627 5411,7783 5411,7787

Nilai Kalor (kal/gr)

6000 4352,9523

5000 4000

3647,0683

3000 A*

2000

AB*

AB*

AB*

AB*

B*

1000 0 100%:0% 90%:10% 80%:20% * Nilai Uji Duncan

70%:30% 60%:40% 50%:50%


Gambar 12. Grafik Nilai Rata-rata Nilai Kalor Nilai kalor terendah sebesar 3647,0683 kal/gr terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 6117,6627 kal/gr terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Peningkatan nilai kalor pada briket yang dihasilkan menunjukkan bahwa arang cangkang sawit memang memiliki nilai kalor yang tinggi. Hal ini sesuai dengan Goenadi et al (2005) yang menyatakan bahwa nilai kalor dari briket arang cangkang kelapa sawit sebesar 6600 kal/gr. Ditinjau dari segi kalor, briket arang cangkang kelapa sawit tersebut Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

telah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk briket arang kayu yaitu minimal 5000 kalori/gram. Maka semakin bertambah arang cangkang kelapa sawit yang diberikan maka semakin bertambah pula nilai kalor briket sesuai pertambahan komposisinya. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh nyata terhadap peningkatan nilai kalor briket yang dihasilkan karena penambahan arang cangkang kelapa sawit mampu meningkatkan nilai kalor briket yang dihasilkan (Gambar 12).

Kadar Karbon Terikat Karbon terikat (fixed carbon) yaitu fraksi karbon (C) yang terikat di dalam arang selain fraksi air, zat menguap, dan abu. Keberadaan karbon terikat di dalam brkiet arang dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat menguap. Kadarnya akan bernilai tinggi apabila kadar abu dan kadar zat menguap briket arang tersebut rendah. Karbon terikat berpengaruh terhadap nilai kalor bakar briket arang. Nilai kalor briket akan tinggi apabila nilai karbon terikatnya tinggi. Semakin tinggi kadar karbon terikat pada arang kayu maka menandakan arang tersebut adalah arang yang baik (Abidin, 1973 dalam Masturin, 2002). Nilai rata-rata kadar karbon terikat pada setiap perlakuan ditunjukkan pada Gambar 13.


Kadar Karbon Terikat (%)

59 57,85

58

58,213

58,383

56,48

57 56 55

54,283

54,667


Gambar 13. Grafik Nilai Rata-rata Kadar Karbon Terikat Nilai terendah sebesar 54,283% terdapat pada perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (100% : 0%), sedangkan nilai tertinggi sebesar 58,383% terdapat perlakuan komposisi serbuk gergaji : arang cangkang kelapa sawit (50% : 50%). Penambahan arang cangkang kelapa sawit ternyata mampu meningkatkan kadar karbon terikat briket. Walaupun nilai kadar abunya semakin meningkat dengan pertambahan arang cangkang sawit namun nilai kada abu yang dihasilkan cukup rendah (0,62% – 4,42%) sedangkan kadar zat menguap yang menurun mampu menaikkan nilai kadar karbon terikat briket. Selain itu, nilai kadar air yang rendah mempengaruhi kadar karbon terikat sehingga mengalami peningkatan juga. Hal ini sesuai Abidin (1973) dalam Masturin (2002) keberadaan kadar karbon terikat di dalam briket arang dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat menguap. Secara statistik penambahan arang cangkang kelapa sawit berpengaruh tidak nyata terhadap kadar karbon terikat dari briket yang dihasilkan (Gambar 13).


Karakteristik Briket Arang Serbuk Gergaji dengan Penambahan Arang cangkang Sawit dibandingkan dengan Briket Arang Buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, penambahan arang cangkang kelapa sawit ternyata cukup mampu meningkatkan kualitas briket arang yang dihasilkan terutama pada nilai kalor. Perbandingan nilai rata-rata karakteristik dari briket arang tersebut dengan Briket Arang Buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI ditunjukkan pada Tabel 5.

Tabel 5 Perbandingan nilai briket arang serbuk gergaji dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika, dan SNI Sifat Arang Briket

Jepang

Inggris

Amerika

SNI no.1/ 6235/

Briket Arang Serbuk Gergaji dengan Arang Cangkang Kelapa Sawit

2000 Kadar air (moisture content) %

6-8

3,6

6,2

8

2,71 – 4,23

Kadar zat menguap

15-30

16,4

19-28

15

34,190 – 40,870

3-6

5,9

8,3

8

0,62 – 4,42

60-80

75,3

60

77

54,283 – 58,383

1,0-1,2

0,46

1

-

0,32 – 0,504

60-65

12,7

62

-

1,157 – 3,683

60007000

7289

6230

5000

3647,0683 – 6117,6627

(volatile matter content) % Kadar abu (ash content) % Kadar karbon terikat (fixed carbon content) % Kerapatan (density) g/cm3 Keteguhan tekan g/cm3 Nilai kalor (calorific value) cal/g

Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan (1994) dalam Triono (2006)

Jika dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI maka beberapa sifat fisik dan kimia briket arang ini masih termasuk dalam standar tersebut. Beberapa sifat seperti kadar abu walaupun mengalami Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

peningkatan namun nilainya cukup rendah sehingga masih termasuk dalam standar briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI. Nilai kadar karbon terikat yang dihasilkan juga cukup rendah dan masih di bawah semua standar briket arang tersebut, hal ini disebabkan nilai kadar zat menguap yang lebih tinggi dibandingkan briket arang buatan Jepang, Inggris, Amerika dan SNI. Demikian pula pada nilai kerapatan dan keteguhan tekan yang sangat rendah dibandingkan standar briket arang tersebut, namun nilai kerapatan briket arang ini masih sama dengan briket arang Inggris. Tetapi nilai kalor pada briket arang ini termasuk cukup tinggi bahkan pada perlakuan komposisi 50% : 50%, nilai kalor briket arang ini lebih tinggi dibandingkan briket arang SNI.


KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan Penambahan cangkang kelapa sawit mampu meningkatkan kualitas briket arang serbuk gergajian yang dihasilkan. Penambahan cangkang kelapa sawit dapat meningkatkan nilai kerapatan, keteguhan tekan, nilai kalor, dan kadar karbon terikat, serta mampu menurunkan nilai kadar zat menguap. Namun penambahan arang cangkang kelapa sawit juga meningkatkan nilai kadar abu.

Saran Hasil menunjukkan bahwa briket arang limbah serbuk gergajian dengan penambahan arang cangkang kelapa sawit ini dapat dijadikan pengganti bahan bakar alternatif karena hasil nilai kalor yang diperoleh sudah sesuai standar yang diharapkan. Penambahan komposisi arang cangkang kelapa sawit yang lebih banyak atau dengan penggunaan bahan baku lain yang memiliki kualitas yang lebih baik dapat dijadikan penelitian lanjutan. Penelitian mengenai uji emisi dan variasi penambahan waktu tekan juga dapat dijadikan penelitian lanjutan dimana dari hasil penelitian lanjutan tersebut nantinya akan dapat melengkapi informasi tentang kualitas briket arang ini secara lebih lanjut.


DAFTAR PUSTAKA

American Society for Testing and Materianls. 2002. ASTM Standar Coal and Coke D 5. Philadelphia. Amin, S. 2000. Penelitian Berbagai Jenis Kayu Limbah Pengolahan Untuk Pemilihan Bahan Baku Briket Arang. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia 2000, Vol. 2, No. 1 hal. 41-46. /HUMAS-BPPT/ANY. www.klipingut.wordpress.com. [20 Maret 2008] Capah, A. G. 2007. Pengaruh Kosentrasi Perekat dan Ukuran Serbuk Terhadap Kualitas Briket Arang Dari Limbah Pembalakan Kayu Mangium (Acacia mangium Willd.) [Skripsi]. Medan. Departemen Kehutanan. Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan, 2006. Data Statistik Perkembangan Produksi Kayu Gergajian Per Provinsi Lima Tahun Terakhir (Sawntimber Productions by Provinces for the Last Five Years). www.dephut.go.id.[28 Mei 2008] Effendi, K. 2005. Pengaruh Perendaman dan Kadar Air Perekat terhadap Sifat Fisis Mekanis Papan Partikel dari Ampas Tebu. [Skripsi]. Medan. Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Erwandi. 2005. Sumber Energi Arus : Alternatif Pengganti BBM, Ramah Lingkungan, dan Terbarukan. www.energi.lipi.go.id. [14 Mei 2008].

Goenadi, D. H, Wayan, R. S, dan Isroi. 2005. Pemanfaatan Produk Samping Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Alternatif Terbarukan. www. Isroi.WordPress.com [20 Maret 2008]. Goenadi, D. H. 2006. Berburu Energi di Kebun Sawit. www.litbang.deptan.go.id [20 Maret 2008]. Hendra, D dan S. Darmawan. 2000. Pembuatan Briket Arang dari Serbuk Gergajian dengan Penambahan Tempurung Kelapa. Bul. Penelitian Hasil Hutan 18 : 1 – 9. Hendra, D. 2007. Pembuatan Briket Arang dari Campuran kayu, Bambu, Sabut Kelapa, dan Tempurung Kelapa sebagai Sumber Energi Alternatif. Bul. Penelitian Hasil Hutan 25 : 242 – 255. Masturin, A. 2002. Sifat Fisik dan Kimia Briket Arang dari Campuran Arang Limbah Gergajian Kayu [skripsi]. Bogor. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. Diah Sundari Wijayanti : Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009

Pari, G. 2002. Industri Pengolahan Kayu Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah [makalah filsafah sains]. Bogor. Institut Pertanian Bogor. Rizza S. 1994. Kelapa Sawit, Upaya Peningkatan Produktivitas. Yogyakarta. Kanisius. Sekianti, R. 2008. Analisis Teknik dan Finansial pada Produk Bahan Bakar Briket dari Cangkang Kelapa Sawit..www.indoskripsi.com. [14 Mei 2008]. Sulistyanto, A. 2006. Karakteristik Pembakaran Biobrilet Campuran Batubara dan Sabut Kelapa. J Media Mesin 7:77-84 Tano, E. 1997. Pedoman Membuat Perekat Sintesis. Jakarta: Rineka Cipta Triono, A. 2006. Karakteristik Briket Arang dari Campuran Serbuk Gergajian Kayu Afrika (Maesopsis eminii Engl.) dan Sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) dengan Penambahan Tempurung Kelapa (Cocos nucifera L.) [skripsi]. Bogor. Departemen Hasil Hutan. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood : Structure, Properties, Utilization, New York, Van Nostrand Reinhard


KARAKTERISTIK BRIKET ARANG DARI SERBUK GERGAJI DENGAN PENAMBAHAN ARANG CANGKANG KELAPA SAWIT SKRIPSI

Recommend Documents