LAPORAN PRAKTIKUMTEKNOLOGI BIOENERGIBRIKET

Oleh:Tosa Arif MaoladiNIM A1H011008

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMANFAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO2014I. PENDAHULUANA. Latar BelakangBiomassa adalah jasad organik yang berasal dari jasad hidup, baik tumbuh-tumbuhan maupun hewan, salah satunya kotoran kuda (feses), dimana kotoran (feses) digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak, hal ini dilakukan seiring dengan ketersediaan minyak yang langka dan harganya mahal, serta semakin sulit memperolah kayu bakar. Proses pengolahannya senagt sederhana yaitu kotoran kuda yang sudah kering langsung dipakai untuk bahana bakar (Daughaerty E.C, 2001).Biomassa hanya diukur dengan berat kering. Untuk menghasilkan bioenergi dari biomassa, teknologi biobriket memberikan peranan yang cukup besar terhadap tingkat kemudahan dan penggunaan sumber energi ini. Pembriketan biomassa adalah proses penggumpalan butiran-butiran kecil dengan atau tanpa bahan perekat dalam bentuk, ukuran, serta sifat-sifat tertentu yang bertujuan untuk meningkatkan mutu dan daya guna biomassa sehingga tidak berasap dan berbau, juga mudah dipakai.Briket adalah bahan alternatif yang menyerupai arang tetapi terbuat/tersusun dari bahan non kayu. Briket dibuat dengan proses pirolisis (pembakaran aerobik). Banyak bahan-bahan yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan briket, contohnya sekam padi, jerami, batok kelapa, serbuk gergaji, dedaunan dan lain-lain. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat briket akan melalui proses proses pembakaran tidak sempurna sehingga tidak sampai menjadi abu.Briket biasanya digunakan untuk memasak dan untuk melakukan proses pembakaran. Briket juga dapat digunakan untuk pembangkit listrik tenaga uap. Karena pada dasarnya briket juga dapat digunakan sebagai pengganti batubara. Kandungan dalam briket adalah karbon, abu, dan komponen voltalen. Dalam proses pembakaran briket yang baik adalah briket yang dapat menghasilkan kalor yang besar. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya kalor adalah kandungan karbonnya dan kualitas briket yang baik adalah yang memiliki kandungan abu yang sedikit. Semakin sedikit kandungan abu nya maka semakin baik dan standarnya dalam briket adalah minimal komposisi abunya adalah 8%.

B. Tujuan1. Mengetahui proses pembuatan briket.2. Mengetahui perbandingan bahan baku briket dengan perekat yang digunakan dalam proses pembuatan.

II. TINJAUAN PUSTAKABiomassa adalah salah satu jenis bahan bakar padat selain batubara. Biomassa diklasifikasikan menjadi dua golongan yaitu biomassa kayu dan bukan kayu (Borman, 1998). Mekanisme pembakaran biomassa terdiri dari tiga tahap yaitu pengeringan (drying), devolatilisasi (devolatilization), dan pembakaran arang (char combustion).Ada tiga jenis proses yang digunakan untuk mengkonversi biomassa menjadi bentuk yang energi yang berguna yaitu: konversi termal dari biomassa, konversi kimia dari biomassa, dan konversi biokimia dari biomassa.A. PengeringanTahap pertama yang terjadi adalah pengeringan, dimana ketika sebuah partikel dipanaskan dengan dikenai temperatur tinggi atau radiasi api, air dalam bentuk moisture di permukaan bahan bakar akan menguap, sedangkan yang berada di dalam akan mengalir keluar melalui pori-pori partikel dan menguap. Moisture dalam bahan bakar padat terdapat dalam dua bentuk, yaitu sebagai air bebas (free water) yang mengisi rongga pori-pori di dalam bahan bakar dan sebagai air terikat (bound water) yang terserap di permukaan ruang dalam struktur bahan bakar. Waktu pengeringan adalah waktu yang diperlukan untuk memanaskan partikel sampai ke titik penguapan dan melepaskan air tersebut.

Kesetimbangan energi pada partikel kecil menyatakan bahwa laju perubahan energi dalam partikel sama dengan laju kalor untuk menguapkan air ditambah laju perpindahan kalor ke partikel melalui konveksi dan radiasi (Borman dan Ragland, 1998).B. DevolatilisasiProses pengeringan akan dilanjutkan dengan proses devolatilisasi/pirolisis. Setelah proses pengeringan, bahan bakar mulai mengalami dekomposisi, yaitu pecahnya ikatan kimia secara termal dan zat terbang (volatile matter) akan keluar dari partikel. Volatile matter adalah hasil dari proses devolatilisasi. Volatile matter terdiri dari gas-gas combustible dan non combustible serta hidrokarbon. Ketika volatile matter keluar dari pori-pori bahan bakar padat, oksigen luar tidak dapat menembus ke dalam partikel, sehingga proses devolatilisasi dapat diistilahkan sebagai tahap pirolisis.C. Pembakaran ArangProses pengeringan dan devolatilisasi menyisakan arang. Laju pembakaran arang tergantung pada konsentrasi oksigen, temperatur gas, bilangan Reynolds, ukuran, dan porositas arang. Arang mempunyai porositas yang tinggi. Porositas arang kayu berkisar 0,9 (Borman dan Ragland, 1998).Untuk kebutuhan keteknikan, adalah lebih tepat menggunakan laju reaksi global (global reaction rate) untuk menunjukkan laju pembakaran partikel arang (char). Laju reaksi global dirumuskan dalam istilah laju reaksi massa arang per satuan luas permukaan luar dan per satuan konsentrasi oksigen di luar lapis batas partikel. Sehingga reaksi global bisa dituliskan sebagai berikut :C + O2 COdimana permukaan karbon juga bereaksi dengan karbondioksida dan uap air dengan reaksi reduksi sebagai berikut :C + CO2 2COC + H2O CO + H2Reaksi reduksi secara umum lebih lambat daripada reaksi oksidasi, dan untuk pembakaran biasanya hanya reaksi yang diperhitungkan. Untuk laju reaksi global dengan orde n pada oksigen, laju pembakaran arang adalah :

dimana i adalah rasio stoikiometri mol karbon (Mc) per mol oksigen ( O2 M ) , Ap adalah luas permukaan luar partikel, kc adalah konstanta laju kinetik, O2 adalah densitas parsial oksigen pada permukaan partikel, dan n adalah orde reaksi.

III. METODOLOGIA. Alat dan Bahan1. Bahan arang6. Pengaduk1. Tepung kanji7. Nampan1. Kompor8. Alat pencetak briket1. Gas9. Air1. Panci10. Timbangan digital

B. Prosedur Kerja1. Persiapkan alat dan bahan.2. Menimbang bahan arang sesuai kebutuhan, kemudian lakukan proses pembakaran bahan baku (pengarangan) hingga menjadi arang.3. Arang yang sudah jadi dihaluskan hingga menjadi serbuk.4. Timbang arang yang telah menjadi serbuk dan tepung kanji dengan timbangan digital.5. Membuat bahan perekat dengan tepung kanji, lalu campur dengan dengan menggunakan air panas hingga terbentuk adonan kanji.6. Campurkan adonan perekat dengan arang, dengan perrbandingan 1 : 9.7. Cetak adonan dengan menggunakan alat pencetak briket, setelah nriket terbentuk lakukan penimbangan.8. Jemur briket selama 15 menit, kemudian timbang dan lakukan perhitungan susut bobotnya.9. Menghitung volume briket.10. Catat hasil pada lembar kerja.

IV. HASIL DAN PEMBAHASANA. HasilTabel 1. Data pengamatan briket tempurung kelapa dengan perekat 1 : 9.NOBriketMassa (gram)

Susut Bobot(%)Diameter (cm)T(cm)Volume(cm3)Vol. Briket(cm3)

AwalAkhirLDLD

13 sdm-A67,8644,3134,703,680,535,558,461,2157,25

23 sdm-B69,7245,8134,293,890,585,565,331,4563,88

32 sdm-A49,0732,1134,563,540,54439,350,8538,5

42 sdm-B54,7735,7834,673,390,52436,080,8535,23

Tabel 2. Data pengamatan briket tempurung kelapa dengan perekat 1 : 9.Densitas (g/m3)BriketLama Bakar

0,773 sdm-A2 jam 16 menit

0,713 sdm-B

0,832 sdm-A1 jam 32 menit

1,012 sdm-B

Tabel 3. Data pengamatan briket kakao dengan perekat 2 : 8.NOBriketMassa (gram)

Susut Bobot(%)Diameter (cm)T(cm)Volume(cm3)Vol. Briket(cm3)

AwalAkhirLDLD

13 sdm-155,5928,4848,763,480,555,1649,051,2347,82

23 sdm-247,7024,4348,783,480,554,6444,111,1043,01

32 sdm-131,9816,3948,743,480,553,3031,370,7830,59

42 sdm-231,2916,0348,773,480,553,3431,750,7930,96

Tabel 4. Data pengamatan briket kakao dengan perekat 2 : 8.Densitas (g/m3)BriketLama Bakar

0,593 sdm-11 jam 51 menit

0,573 sdm-2

0,542 sdm-11 jam 21 menit

0,522 sdm-2

B. PembahasanBiomassa yang berasal dari limbah hasil pertanian dan kehutanan merupakan bahan yang tidak bernilai guna, tetapi dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi bahan bakar alternatif, yaitu dengan mengubahnya menjadi bioarang yang nilai kalornya tinggi dari biomassa melalui proses pirolisis atau dekomposisi bahan menggunakan alat pirolisis. Limbah pertanian biomassa merupakan sumber energi alternatif yang melimpah dengan kandungan energi yang relatif besar. Limbah pertanian tersebut dapat diolah menjadi suatu bahan bakar padat buatan yang luas penggunaannya sebagai bahan bakar alternatif yang disebut biobriket atau briket bioarang (Subroto, 2006).Bioarang merupakan arang (salah satu jenis bahan bakar) yang dibuat dari aneka macam bahan hayati atau biomassa, misalnya kayu, ranting, daun-daunan, rumput, jerami, kertas, ataupun limbah pertanian lainnya yang dapat dikarbonisasi. Bioarang ini dapat digunakan melalui proses pengolahan, salah satunya adalah menjadi briket bioarang (Brades dan Tobing, 2008).Suatu bahan bakar akan murah jika bahan baku yang digunakan murah banyak tersedia, dan cara atau teknologi yang dipakai untuk mengolahnya sederhana. Itulah sebabnya diperkenalkan bioarang. Bioarang adalah arang (salah satu jenis bahan bakar) yang dibuat dari aneka macam bahan hayati atau biomassa, misalnya kayu, ranting, daun-daunan, sekam padi dan limbah pertanian lainnya.

Bioarang yang dihasilkan selain memperhatikan faktor internal harus juga memperhatikan faktor eksternal seperti persaingan di pasar global yang memerlukan teknologi yang dapat meningkatkan nilai tambah dan juga mutu produk (Hendra dan Darmawan, 2000).Briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut menjadi bentuk briket yang mempunyai penampilan dan kemasan yang lebih menarik dan dapat digunakan untuk keperluan energi alternatif sehari-hari. Briket arang mempunyai banyak kelebihan yaitu briket arang mempunyai nilai ekonomi yang tinggi bila dikemas dengan menarik dan bila dibandingkan dengan arang kayu, briket mempunyai panas yang lebih tinggi, tidak berbau, memiliki aroma alami dan segar, serta bersih dan tahan lama. Adapun kelebihan lain dari briket adalah briket lebih tahan lama waktu simpannya bila disbanding dengan arang biasa. Briket arang dapat dibuat dari berbagai macam bahan, misalnya sekam padi, kayu, serbuk gergaji, dan tempurung kelapa. Begitu juga dengan perekat yang digunakan di dalamnya contohnya tepung kanji, tapioka, mollase, daun tanaman muda dan sebagainya (Pari, 2002).Praktikum yang telah dilakukan yaitu proses pembuatan briket dari tempurung kelapa dan cangkang kakao. Kadar perekat yang digunakan yaitu 1:9 pada bahan tempurung kelapa dan 2:8 pada bahan cangkang kakao. Proses pembuatan briket pada tempurung kelapa dilakukan dengan menggunakan bahan arang tempurung kelapa sebanyak 360 gram dan perekat yaitu tepung kanji sebanyak 40 gram.

Mulai

Pengarangan limbah sortiran biji kakaoPenghalusan limbah sortiran biji kakaoPemasakan Kanji dengan air

Penghancuran limbah biji sortiran biji kakao yang diarang

Pencampuran

Pencetakan briket

Pengeringan

Selesai

Gambar 1. Diagram alir pembuatan Briket.

Biobriket dengan nilai kalor yang tinggi dapat mencapai suhu pembakaran yang tinggi dan pencapaian suhu optimumnya cukup lama. Semakin besar kerapatan (density) biobriket maka semakin lambat laju pembakaran yang terjadi. Sehingga waktu pembakaran semakin lama begitu pula sebaliknya.

Gambar 2. Hubungan Antara Densitas Briket Terhadap Lama Pembakaran.Proses pembuatan briket pada cangkang kakao dilakukan dengan menggunakan bahan arang cangkang kakao sebanyak 320 gram dan perekat yaitu tepung kanji sebanyak 80 gram. Bahan perekat di campur dengan air kemudian memasaknya di atas kompor sampai teksturnya lengket. Setelah itu dicampurkan dengan arang kakao kemudian dicetak dengan alat cetakan. Cetakan dibuat 3 sendok bahan dan 2 sendok bahan masing-masing sebanyak 2 cetakan. Tinggi briket 3 cm sendok yaitu 5,16 cm dan 4,64 cm sedangkan tinggi briket 2 sendok yaitu 3,30 cm dan 3,34 cm.Briket biasanya digunakan untuk memasak dan untuk melakukan proses pembakaran. Dalam proses pembakaran, briket yang baik adalah briket yang dapat menghasilkan kalor yang besar. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar dan kecilnya kalor adalah kandungan karbonnya dan kualitas briket yang baik adalah yang memiliki kandungan abu yang sedikit. Semakin sedikit kandungan abunya maka akan semakin baik dan standarnya dalam briket adalah minimal komposisi abunya adalah 8%.V. KESIMPULAN DAN SARANA. Kesimpulan1. Biobriket adalah bahan bakar padat dan terbuat dari sisa-sisa bahan organik yang telah mengalami proses pemampatan dengan daya tekan tertentu. Sedangkan Bioarang merupakan arang (salah satu jenis bahan bakar) yang dibuat dari aneka macam bahan hayati atau biomassa, misalnya kayu, ranting, daun-daunan, rumput, jerami, kertas, ataupun limbah pertanian lainnya yang dapat dikarbonisasi,2. Salah satu kelebihan biobriket sebagai sumber energi yaitu: murah atau gratis (cheaper or free), tungku bisa digunakan untuk bermacam bio-briket (Stove can be use with many kinds of bio-briquette), energi hijau (Green energy). Adapun kekurangannya yaitu : harus mengganti kompor (change stove), tidak mudah beradaptasi/diterima (adaptation), tidak praktis (inconvenience).3. Hasil praktikum menunjukkan Biobriket dengan nilai kalor yang tinggi dapat mencapai suhu pembakaran yang tinggi dan pencapaian suhu optimumnya cukup lama. Semakin besar kerapatan (density) biobriket maka semakin lambat laju pembakaran yang terjadi. Sehingga waktu pembakaran semakin lama begitu pula sebaliknya.

B. SaranBanyak sekali potensi biomassa yang terdapat di Indonesia, serta sangat banyaknya limbah organik hasil suatu pengolahan yang terbuang begitu saja tanpa adanya pemanfaatan labih lanjut. Sebaiknya penggunaan briket arang sebagai bahan bakar lebih dioptimalkan lagi untuk menghindari penggunaan bahan bakar fosil yang berlebih.

DAFTAR PUSTAKABorman, G.L., dan Ragland, K.W. (1998). Combustion Engineering, McGraw-Hill Book Co. Singapore.Brades, A. C., Febrina S. T., 2008. Pembuatan Briket Arang Dari Enceng Gondok (Eichornia crasipessolm)Dengan Sagu Sebagai Pengikat.Indralaya: Jurusan Teknik Kimia UNSRI.Hendra dan Darmawan, 2000. Pengaruh Bahan Baku, Jenis Perekat dan Tekanan Kempa Terhadap Kualitas Briket Arang. Puslitbang Hasil Hutan.Bogor. Pari, G., 2002. Teknologi Alternatif Pemanfaatan Sampah Industri Pengolahan Kayu. Makalah Falsafah Sains (PPs 70 L) Program Sarjana/C3.Bogor: Institut Pertanian Bogor.Tim Penyusun. 2012. Pedoman Praktikum Energi dan Elektriikasi Pertanian. UNSOED: Purwokerto.