BAHAN AJAR SISWA PERALATAN DAN PEMANFAATAN BIOBRIKET DAN ASAP CAIR

Transkripsi

1 Program Keahlian : TEKNIK ENERGI TERBARUKAN (1.18) Paket Keahlian : TEKNIK ENERGI BIOMASSA (062) Mata Pelajaran : BAHAN BAKAR NABATI BAHAN AJAR SISWA PERALATAN DAN PEMANFAATAN BIOBRIKET DAN ASAP CAIR Disusun: Niamul Huda, ST., M.Pd Editor: Drs. Iman Permana, M.Pd Didukungi oleh: TEACHING BIOMASS TECHNOLOGIES AT MEDIUM TECHNICAL SCHOOLS Dikembangkan oleh: ETC Foundation the Netherlands Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Pusat Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri/ TEDC Bandung 2014

2 KATA PENGANTAR Buku Bahan ajar ini dimaksudkan untuk memandu peserta pendidikan dan pelatihan kompetensi untuk melaksanakan tugas kegiatan belajar di tempat diklat ataupun di tempat masing-masing. Dengan demikian diharapkan setiap peserta diklat akan berusaha untuk melatih diri memecahkan berbagai persoalan sesuai dengan tuntutan kompetensi yang akan dipilih. Di dalam buku bahan ajar ini diberikan kegiatan belajar, tugas- tugas dan tes formatif dimana seluruh kegiatan tersebut diharapkan dikerjakan/dilakukan secara mandiri/kelompok oleh setiap peserta diklat untuk melatih kemampuan dirinya dalam memecahkan berbagai persoalan Dalam pelaksanaanya seluruh kegiatan dilakukan oleh setiap peserta/siswa dengan arahan Pembimbing/Instruktur yang ditugaskan, dan pada akhir diklat seluruh materi dari bahan ajar ini akan diujikan secara mandiri untuk memenuhi tuntutan kompetensi dan standar pekerjaan/perusahaan. Materi pembelajaran atau bahan dari bahan ajar dan tugas-tugas ini diambil dari be-berapa buku referensi yang dipilih dan juga buku referensi tersebut sebagai bahan bacaan yang dianjurkan untuk memperkaya penguasaan kompetensi peserta diklat. Diharapkan setiap peserta pelatihan setelah mempelajari dan melaksanakan semua petunjuk dari bahan ajar ini secara tuntas, akan mempunyai kompetensi sesuai dengan tuntutan pekerjaan sebagai tenaga pelaksana pemeliharaan Teknik Energi Terbarukan. Bandung, Maret 2014 Kepala PPPPTK BMTI, Dr. Dedy H. Karwan, MM NIP i

3 v DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR GAMBAR... iv PETUNJUK PENGGUNAAN BAHAN AJAR... BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Deskripsi Bahan ajar... 1 C. Tujuan Pembelajaran... 1 D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok... 2 BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN... 3 A. PROSES PEMBUATAN BIOBRIKET DAN ASAP CAIR Deskripsi Materi Indikator Keberhasilan Uraian Materi Latihan Soal dan Penugasan Rangkuman Evaluasi Materi Pokok Umpan Balik dan Tindak Lanjut B. INSTALASI RUMAH PRODUKSI BIOBRIKET DAN ASAP CAIR Deskripsi Materi Indikator Keberhasilan Uraian Materi Latihan Soal dan penugasan Rangkuman Evaluasi Materi Pokok Umpan Balik dan Tindak Lanjut C. RANCANG BANGUN MESIN PENCETAK BRIKET DAN ASAP CAIR Deskripsi Materi Indikator Keberhasilan ii

4 3. Uraian Latihan Soal dan penugasan Rangkuman Evaluasi Materi Pokok Umpan Balik dan Tindak Lanjut BAB III PENUTUP A. KUNCI JAWABAN B. DAFTAR PUSTAKA iii

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1. Plastik penjemur Gambar 3.2. Kawat streamin Gambar 3.3. Streamin penjemur biobriket Gambar 3.4. Oven pengering biobriket Gambar 3.5. Bagan dapur pirolisis dan asap cair Gambar 3.6. Recycling gas metan Gambar 3.7. Reaktor pirolisis sebelum ditanam Gambar 3.8. Reaktor pirolisis setelah ditanam Gambar 3.9. Alat destilasi Gambar Mesin penggiling arang tempurung kelapa Gambar Mesin press briket tradisional Gambar Alat pengering briket Gambar Kompor briket Gambar Kompor gas Gambar Tabung gas Gambar Alat pengukur kadar air Gambar Termometer payung Gambar Timbangan digital Gambar Gelas ukur Gambar Timbangan beras Gambar Kalorimeter Gambar Jerigen plastik Gambar Botol/galon plastik Gambar Karung plastik Gambar Ember plastik Gambar Streaming kawat Gambar Kemasan biobriket 1 kg Gambar Kemasan asap cair dalam botol Gambar Kemasan asap cair dalam jerigen iv

6 PETUNJUK PENGGUNAAN BAHAN AJAR 1. Baca semua isi dan petunjuk pembelajaran bahan ajar mulai halaman judul hingga akhir bahan ajar ini. Ikuti semua petunjuk pembelajaran yang harus diikuti pada setiap Kegiatan Belajar 2. Belajar dan bekerjalah dengan penuh tanggung jawab dan sepenuh hati, baik secara kelompok maupun individual sesuai dengan tugas yang diberikan. 3. Kerjakan semua tugas yang diberikan dan kumpulkan sebanyak mungkin informasi yang dibutuhkan untuk meningkatkan pemahaman Anda terhadap bahan ajar ini. 4. Jagalah keselamatan dan keamanan kerja serta peralatan baik di kelas, laboratorium maupun di lapangan. 5. Kompetensi yang dipelajari di dalam bahan ajar ini merupakan kompetensi minimal. Oleh karena itu disarankan Anda mampu belajar lebih optimal. 6. Laporkan semua pengelamana belajar yang Anda peroleh baik tertulis maupun lisan sesuai dengan tugas setiap bahan ajar. v

7 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sejak tahun 2005 pemerintah mulai memfokuskan lebih sistematis pada energi terbarukan. Aplikasi energi terbarukan di Indonesia saat ini berlangsung di bidang tenaga air, energi panas bumi, bio-energi, energi angin, energi surya, dan energi pasang surut. Dalam Cetak Biru Pengelolaan Energi Nasional (2005) menunjukkan bahwa ada pemanfaatan yang belum jelas dari sumber energi terbarukan: kapasitas terpasang hanya sebagian kecil dari potensi sumber energi terbarukan yang berbeda. Untuk Micro Hydro Power (MHP) ini adalah 18%, tetapi untuk energi terbarukan lain bahkan jauh lebih rendah, Untuk aplikasi biomassa ini hanya 0,6%.UU Energi Nomor 30 Tahun 2007 merupakan dasar hukum energi kebijakan pasokan Indonesia untuk melayani kebutuhan energi nasional, prioritas kebijakan pengembangan energi, kebijakan pemanfaatan sumber daya energi nasional dan saham energi nasional. Hukum menyatakan bahwa setiap warga negara Indonesia memiliki hak untuk mengakses sumber-sumber energi modern. Dalam Visi Energi 25/25 arah kebijakan energi nasional diuraikan. Kebijakan ini bertujuan untuk meningkatkan pemanfaatan energi terbarukan menjadi 25% dari total pasokan energi pada tahun Visi menunjukkan pergeseran dari konsentrasi pada pasokan energi fosil ke energi terbarukan, setidaknya di mana harga biaya energi fosil yang lebih tinggi. B. Deskripsi Bahan ajar Bahan ajar ini membahas tentang proses pembuatan biobriket dan asap cair, instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair dan rancang bangun mesin pencetak briket dan asap cair. C. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari bahan ajar ini diharapkan peserta mampu : Mengetahui bagian dan kegunaan peralatan biobriket dan asap cair Mengetahui bentuk dan bahan pembuatan alat sesuai fungsinya Memperbaiki kerusakan ringan sesuai fungsi alat biobriket dan asap cair 1

8 Memodifikasi peralatan menjadi lebih efisien dan praktis D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok Proses proses pembuatan biobriket dan asap cair o Pembuatan arang briket dengan proses pirolisis o Pembuatan asap cair dengan proses destilasi Instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair o Cara pengelolaan produksi biobriket dan asap cair o Divisi-divisi pengelolaan produksi biobriket dan asap cair Rancang bangun mesin pencetak briket dan asap cair o Alat pengering o Alat asap cair dan briket o Alat pengemas 2

9 BAB II KEGIATAN PEMBELAJARAN A. PROSES PEMBUATAN BIOBRIKET DAN ASAP CAIR 1. Deskripsi Materi Materi proses pembuatan biobriket dan asap cair adalah materi yang membahas proses pembuatan arang briket dari bahan dasar tempurung kelapa dengan cara pirolisis dan penangkapan asap cair biobriket. 2. Indikator Keberhasilan Diharapkan setelah mempelajari materi ini dapat: a. Menjelaskan proses pembuatan arang briket dengan proses pirolisis b. Memproduksi arang briket dengan kualiatas baik c. Menjelaskan pembuatan asap cair dengan proses kondensasi d. Memproduksi asap cair dengan kualiatas baik 3. Uraian Materi a. Proses Pembuatan Biobriket Tempurung kelapa yang dulu hanya digunakan sebagai bahan bakar skala rumah, kini sudah merupakan bahan baku industri cukup penting. Produk yang dihasilkan dari pengolahan tempurung adalah arang, arang aktif, tepung tempurung, dan barang kerajinan. Arang aktif dari tempurung kelapa memiliki daya saing yang kuat karena mutunya tinggi dan tergolong sumber daya yang terbarukan. Selain digunakan dalam industri farmasi, pertambangan, dan penjernihan, arang aktif sekarang sudah dibuat untuk penyaring atau penjernih ruangan, yang dapat menyerap polusi dan bau tidak sedap dalam ruangan. Pada bagian ujung pecahan arangnya bercahaya dan bila dijatuhkan di atas lantai yang keras, pecahan kepingannya menampakkan lingkaran yang terang (Palungkun, 2001). 3

10 Gambar 2.1 Briket arang tempurung kelapa Salah satu sumber energi alternatif yaitu pemanfaatan briket arang tempurung kelapa. Bila dikembangkan sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah serta gas elpiji sangat memungkinkan, karena melimpahnya sampah tempurung kelapa. Dewasa ini masyarakat mulai tertarik untuk mengembangkan menjadi bahan bakar alternatif berbentuk biobriket dari limbah tempurung kelapa. Pemakaian briket arang tempurung kelapa merupakan langkah yang sesuai bagi penduduk untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. Disamping itu menjalankan usaha pembuatan briket arang tempurung kelapa untuk memenuhi penduduk kelas menengah ke bawah terutama yang berdomisili di daerah-daerah terpencil, juga dapat membidik beberapa pebisnis kuliner yang belakangan ini mulai memakai bahan bakar alternatif berbentuk briket arang (biobriket) untuk mengurangi ketergantungan mereka pada bahan bakar minyak tanah serta gas elpiji yang harganya makin hari semakin melambung tinggi. Pembuatan biobriket ini dapat menggunakan berbagai macam bahan baku arang yang berupa limbah dan non limbah. Pada kesempatan ini briket arang yang dikembangkan dari tempurung kelapa yang biasanya hanya merupakan limbah pada industri pembuatan minyak kelapa. Pada tahun 2000 volume ekspor minyak kelapa mencapai 735 ribu ton (Anonim, 2003) yang dampaknya semakin banyaknya tempurung kelapa yang tidak dimanfaatkan secara optimal dan menjadi limbah industri. 4

11 Dengan adanya ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin berkembang, limbah tempurung kelapa ini dapat diproses menjadi produk olahan yang lebih bermanfaat. Pembuatan briket arang merupakan salah satu cara untuk menanggulangi limbah tempurung kelapa yang dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif. Gambar 2.2, berikut ini diagram alir teknologi pengolahan tempurung kelapa yang bisa dimanfaatkan untuk bermacam-macam keperluan. Berbagai macam metoda digunakan untuk menghasilkan arang, dari metode sederhana hingga menggunakan peralatan yang lebih modern. Sebagian besar masyarakat masih menggunakan metode sederhana untuk menghasilkan arang. Metode ini menggunakan ruang pembakaran berupa lubang di dalam tanah, dapur pengarangan, maupun drum pengarangan (gambar 2.3). TEKNOLOGI PENGOLAHAN TEMPURUNG TEMPURUNG Arang Tempurung Liquid Smoke Briket Karbon Black Karbon aktif Penggumpalan Pengawet Cita Rasa Asap Bahan Bakar Filler Karet Filter & Absorber lateks Ikan Bakso Tahu Daging Ikan Gambar 2.2 Diagram alir teknologi pengolahan tempurung kelapa Pembakaran dengan metode ini memakan waktu cukup lama, untuk pembakaran dengan lubang di dalam tanah memerlukan waktu 6 7 hari (Palungkun, 2001). 5

12 Gambar 2.3 Drum pengarangan Peralatan yang lebih modern untuk pembuatan arang dilengkapi dengan alat pengatur suhu pemanasan, sehingga suhu pengarangan dapat diketahui. Selain itu asap yang dihasilkan tidak langsung dibuang ke lingkungan tetapi dikondensasi menjadi asap cair. Beberapa keuntungan pembuatan arang dengan metode modern (gambar 2.4), dibandingkan metode sederhana yaitu jumlah arang yang dihasilkan lebih banyak, proses karbonisasi lebih cepat, asap yang dihasilkan selama proses karbonisasi dapat dijadikan asap cair sehingga mengurangi pencemaran lingkungan. Arang yang dihasilkan dari proses pengarangan dikatakan baik jika arang berwarna hitam merata dan tidak mengandung kotoran. Pada bagian ujung pecahan arangnya bercahaya dan bila dijatuhkan di atas lantai yang keras, pecahan kepingannya menampakkan lingkaran yang memantulkan cahaya. 6

13 Gambar 2.4 dapur pirolisis dan destilasi Pembuatan briket arang dengan cara arang dijadikan serbuk terlebih dahulu, selanjutnya serbuk arang dicampur perekat dan dicetak. Bentuk dan ukuran briket arang dapat dimodifikasi sehingga lebih praktis dalam penggunaannya sebagai bahan bakar rumah tangga ( Hartoyo dkk, 1978). Dilihat dari manfaat briket arang tempurung kelapa yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif, maka untuk mengetahui kualitas briket arang yang dihasilkan, dari proses pembuatan sampai dengan pengujian perlu dilakukan beberapa hal, yaitu: 1) Penyiapan Bahan Baku Tempurung kelapa merupakan bagian yang paling keras dari buah kelapa yang termasuk golongan kayu keras dengan kadar air sekitar 6-9% (dihitung berdasarkan berat kering) dan terutama tersusun dari lignin, selulosa dan hemiselulosa (Woodroof, 1970). Komposisi penyusun tempurung kelapa dapat dilihat pada tabel

14 Tabel 2.1 Komposisi penyusun tempurung kelapa Penyusun Tempurung Jumlah ( % ) Lignin 36,51 Selulosa 33,61 Hemiselulosa 19,27 Pemilihan bahan baku tempurung kelapa yang akan dijadikan arang harus tempurung yang bersih dan berasal dari kelapa yang tua. Selain itu bahan harus kering, agar proses pembakarannya berlangsung lebih cepat dan tidak menghasilkan banyak asap (Palungkun, 2001). 2) Pemrosesan Bahan baku tempurung yang sudah dipilih dilakukan proses pirolisis,. Pada saat tempurung kelapa dipirolisis, maka akan terjadi rangkaian proses peruraian penyusun tempurung kelapa yang akan menghasilkan arang, tar dan gas (Hartoyo dkk, 1978). Pirolisis adalah proses pemanasan suatu zat sehingga terjadi peruraian komponen kimia tanpa adanya oksigen. Dalam pembuatan arang dari kayu melalui proses pirolisis akan terjadi proses perubahan komponen kimia kayu menjadi arang, yang terjadi pada suhu 200 o C 500 o C (Djatmiko dkk, 1981). Tiga komponen utama kayu adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin, ketiga polimer struktur ini bervariasi tergantung dari jenis kayu. Senyawa lain seperti resin terdapat dalam jumlah kecil (Kollman dan Cote, 1984). Proses Pirolisis kayu menurut Nicholas (1973) dibagi menjadi 2 bagian: a) Tahap suhu rendah (0 0 C C) Pada tahap ini terjadi reaksi endotermis, yaitu reaksi yang menyerap panas, artinya panas yang dihasilkan dari reaksi tersebut lebih rendah dari panas yang diterima. Reaksi ini pada intinya adalah proses menguapkan air, walaupun titik didih air adalah C tetapi untuk menguapkan air yang berada di dinding sel diperlukan suhu sampai 200 8

15 0 C. Meskipun lambat terjadi pula proses dekomposisi kayu. Walaupun kekuatan kayu naik seiring menurunnya kadar air kayu, namun perlahan akan menurun jika sudah di atas C. Proses pirolisis berjalan pelan namun kayu tidak sampai terbakar. Kelembaban tinggi akibat proses penguapan air. b) Tahap suhu tinggi (di atas C) Tahap ini merupakan reaksi eksotermis, yaitu reaksi yang menghasilkan panas artinya panas yang dihasilkan dari reaksi ini lebih besar dari yang diterima. Pada tahap ini proses dekomposisi meningkat pesat, dimulai dari terjadinya proses dekomposisi komponen kayu misalkan hemiselulosa, selulosa dan lignin. Hemiselulosa terdekomposisi pada suhu C sampai C,, selulosa mulai C dan berakhir pada C sampai C,, sementara lignin mulai terdekomposisi pada suhu C sampai C dan berakhir pada suhu C sampai C. Pada permulaan pirolisis dihasilkan gas-gas yang mudah terbakar seperti CO, metana, metanol, formaldehid dan asam asetat. Proses pirolisis selanjutnya menghasilkan tar, termasuk di dalamnya adalah furfural dan derivatif furan sebagai hasil dekomposisi dari pentosan, kemudian glukosa sebagai hasil dekomposisi selulosa dan berbagai macam senyawa aromatik (fenol, xilenol) sebagai hasil dekomposisi lignin. Semua hasil dekomposisi menguap bersamaan dengan meningkatnya suhu pirolisis dan residu yang tertinggal adalah arang. Adapun proses pirolisis komponen utama kayu adalah sebagai berikut: a) Pirolisis Selulosa (gambar 2.5) Selulosa adalah makromolekul yang dihasilkan dari kondensasi linear struktur heterosiklis molekul glukosa. Selulosa terdiri dari unit glukosa. Fengel dan Wegener (1995), menyatakan bahwa pirolisis selulosa berlangsung dalam dua tahap. Girard (1992), menjelaskan bahwa pirolisis selulosa terdiri dari dua tahap: (1) Reaksi pertama merupakan hidrolisis asam diikuti dengan dehidrasi menghasilkan glukosa. 9

16 (2) Reaksi kedua adalah pembentukan asam asetat dan homolognya, bersama-sama dengan air dan kadang-kadang sejumlah furan dan fenol. Gambar 2.5 Struktur selulosa dan reaksi pirolisis pentosan (Girard, 1992) b) Pirolisis Hemiselulosa Hemiselulosa merupakan polisakarida dengan berat molekul yang relatif rendah dan terdapat dalam dinding sel tanaman bersama-sama dengan lignin dan selulosa. Rantai molekul hemiselulosa jauh lebih pendek dibandingkan dengan selulosa ( Fengel dan Wegener, 1995). Hemiselulosa tersusun dari heksosan (C6H10O5) dan pentosan (C5H8O4). Perbandingan heksosan dan pentosan adalah bervariasi tergantung pada jenis kayu tetapi pada umumnya kandungan pentosan adalah % dari berat kayu dan heksosan 3-6 % dari berat kayu. Golongan pentosan terdiri dari dua senyawa, yaitu silan dan araban, yang mana masing-masing berbeda struktur dasar molekulnya. Pada umumnya kandungan araban dalam kayu lebih banyak daripada kandungan silan. Golongan heksosan juga terdiri dari dua senyawa yaitu mannan dan galaktan. Pirolisis pentosan menghasilkan furfural, furan dan derivatnya beserta satu seri panjang asam-asam karboksilat. 10

17 Pirolisis heksosan terutama menghasilkan asam asetat dan homolognya (Girard, 1992). Gambar 2.6 Reaksi pirolisis pentosan (Girard, 1992) c) Pirolisis Lignin Lignin merupakan sebuah polimer yang mempunyai berat molekul tinggi. Senyawa-senyawa yang diperoleh dari pirolisis struktur dasar lignin berperanan penting dalam memberikan aroma asap produk asapan. Senyawa ini adalah fenol, eter fenol seperti guaiakol (2- metoksifenol), siringol (1,6 dimetoksi fenol) dan homolog serta derivatnya (Girard,1992). Struktur kimia lignin antara kayu keras dan kayu lunak berbeda jenis pada senyawa metoksi dalam cincin aromatiknya, sehingga menyebabkan perbedaan pada hasil pirolisisnya. Pembakaran kayu lunak terutama menghasilkan quaikol, sedangkan kayu keras menghasilkan siringol (Girard, 1992). 11

18 Setelah proses pirolisis selesai diperoleh bahan arang tempurung, kemudian dilanjutkan proses pembuatan briket arang tempurung dengan cara berikut: a) Pembuatan Serbuk Tempurung kelapa yang telah menjadi arang, kemudian dibuat serbuk yaitu digiling dengan mesin penggiling dan ditumbuk. Serbuk yang telah diperoleh disaring dengan saringan 20 mesh dan tertahan 42 mesh. Serbuk arang siap digunakan untuk pembuatan briket. b) Pembuatan Pasta Briket Pasta briket dibuat dengan mencampur bahan perekat pati dengan serbuk arang tempurung menggunakan perbandingan 1 : 25. Perekat pati dibuat dengan campuran pati dan air dengan perbandingan 1 : 8. Campuran dipanaskan sampai campuran matang. Setelah perekat pati matang kemudian dicampurkan secara merata dengan serbuk arang tempurung secara manual ataupun menggunakan mesin pengaduk. c) Pencetakan briket Setelah adonan briket jadi, kemudian adonan dimasukkan ke dalam alat cetak briket. Briket arang yang telah dicetak kemudian dikeringkan. Proses pengeringan bisa dilakukan secara manual di bawah terik matahari (selama 3-4 hari) atau dengan menggunakan oven pada suhu oven 60 o C selama 24 jam ( sebelum dimasukkan oven briket diangin-anginkan terlebih dahulu minimal 12 jam). 3) Pengujian Hasil Kualitas briket arang pada umumnya ditentukan berdasarkan: ukuran serbuk, sifat fisika dan kimia serta nilai kalor. Sifat fisika dan kimia briket arang meliputi: kadar air, kadar abu, berat jenis, kadar zat mudah menguap dan nilai kalor (Soeparno, 1992). Sebagai pembanding dalam pengujian kualitas arang dan briket arang biasanya menggunakan standar kualitas Jepang. 12

19 Tabel 2. 2 Sifat fisika dan kimia briket arang Standar Jepang. SIFAT ARANG STANDAR JEPANG Kadar air <6 % Kadar abu 3 6 % Zat mudah menguap % Nilai kalor kal/g Berat jenis 1 1,2 (Hartoyo dkk, 1978) Kualitas briket arang ini ditentukan berdasarkan tujuan penggunaannya atau disesuaikan dengan permintaan konsumen terutama untuk industri dan ekspor (Palungkun, 2001). Ada beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kualitas briket arang sebagai berikut: Rendemen Rendemen merupakan berat arang yang dihasilkan dibagi berat bahan baku yang dihitung dalam persen. Besarnya rendemen arang dari jenisjenis kayu di Indonesia bervariasi cukup besar yaitu antara 21,1% - 40,8% (Hartoyo dan Nurhayati, 1976). Rendemen arang yang dihasilkan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut: (1) Pemananasan dan tekanan dalam tanur. (2) Umur bahan baku briket. (3) Berat jenis bahan baku briket. (4) Komposisi kimia bahan briket. Oleh karena itu rendemen arang yang dihasilkan akan bervariasi persentasenya. Nilai kalor Nilai kalor merupakan jumlah satuan panas yang dihasilkan persatuan bobot dari proses pembakaran dengan oksigen dari suatu bahan yang 13

20 mudah terbakar. Nilai kalor dinyatakan dalam satuan kal/g (Syachry, 1983). Penelitian Hartoyo dan Nurhayati (1976) besarnya nilai kalor untuk jenis-jenis kayu di Indonesia berkisar antara kal/g. Sedangkan dalam penelitian Nurhayati dkk (1999) diperoleh nilai kalor arang tempurung kelapa berkisar antara 4267, ,62 kal/g. Berat jenis Berat jenis adalah salah satu sifat fisika suatu senyawa yang paling penting. Berat jenis berhubungan dengan kerapatan. Kerapatan akan memberikan pengaruh terhadap nilai kalor suatu bahan, kerapatan yang tinggi cenderung memberi nilai kalor yang tinggi dibandingkan yang berkerapatan rendah (Soeparno, 1992). Haygreen dan Bowyer (1989) mendefinisikan berat jenis sebagai perbandingan antara kerapatan kayu (atas dasar berat kering tanur dan volume pada kandungan air yang telah ditentukan) dengan kerapatan air pada suhu 4 o C. Perhitungan berat jenis banyak disederhanakan dalam sistem matrik, karena 1 cm 3 air beratnya tepat 1 gram. Jadi berat jenis dapat dihitung secara langsung dengan membagi berat dalam gram dan volume dalam cm 3. Mengingat berat jenis merupakan perbandingan kerapatan maka berat jenis tidak memiliki satuan dan nilainya berubahubah sesuai kadar air dalam kayu. Penelitian Sudrajat (1983) menghasilkan berat jenis briket arang berkisar antara 0,45 1,03. Kadar air Keberadaan air dalam kayu dan produk olahannya berkaitan erat dengan sifat higroskopis kayu, di mana kayu mempunyai sifat afinitas yang besar terhadap air sehingga kayu tidak pernah kering sama sekali (Brown dkk, 1952). Kadar air didefinisikan sebagai berat air yang dinyatakan dalam persen berat kering tanur. Semakin tinggi kadar air maka semakin besar energi yang dibutuhkan untuk menguapkan air. Dalam proses ini terjadi proses karbonisasi tidak sempurna sehingga kualitas air yang dihasilkan jelek (Haygreen dan Bowyer, 1989). Haygreen dan Bowyer (1989) berpendapat bahwa kadar air akan berpengaruh pada nilai kalor yang dihasilkan di mana semakin tinggi 14

21 kadar air maka nilai kalor yang dihasilkan semakin rendah. Semakin tinggi kadar air dalam arang maka dalam proses pembakarannya akan dibutuhkan kalor yang besar untuk mengeluarkan air menjadi uap sehingga energi yang tersisa dalam arang tersebut menjadi lebih kecil. Nurhayati dkk (1999) dalam penelitiannya menghasilkan kadar air briket arang dari tempurung kelapa berkisar antara 1,12-7,40 %. Sedangkan penelitian Soeparno dkk(1999) menghasilkan kadar air briket arang ratarata 1,751%. Kadar Abu Salah satu bagian arang yang ada dalam sisa pembakaran adalah abu yang merupakan mineral. Abu terdiri dari bahan mineral seperti lempung, silika, kalsium serta magnesium oksida. Semakin besar kadar abu berarti kualitasnya semakin jelek. Biasanya kadar abu briket arang antara 0,5 5% (Anonim, 1985). Penelitian Soeparno (1999) menghasilkan kadar abu briket arang dari serbuk pinus rata-rata sebesar 5,117%. Nurhayati dkk(1999) dalam penelitiannya menghasilkan kadar abu briket arang dari tempurung kelapa antara 0,84 5,17%. Kadar zat mudah menguap Zat mudah menguap dalam briket arang bukan merupakan komponen penyusun arang, tetapi merupakan hasil dekomposisi zat-zat penyusun arang akibat proses pemanasan. Kadar zat mudah menguap dalam arang selain air dapat dihitung dengan menguapkan semua zat-zat menguap dalam arang selain air.hartoyo dkk (1978) mengemukakan bahwa suhu yang digunakan dalam proses pembuatan arang akan mempengaruhi besarnya kadar zat mudah menguap. Pendapat ini juga didukung oleh Nurhayati dkk (1999) yang menyatakan bahwa kadar zat mudah menguap dapat diperkecil bila suhu pengarangan dinaikkan. Dalam penelitian Nurhayati dkk (1999) dihasilkan kadar zat mudah menguap untuk briket arang tempurung kelapa sebesar 6,54 72,33%. 15

22 b. Proses Pembuatan Asap Cair Asap diartikan sebagai suatu suspensi partikel-partikel padat dan cair dalam medium gas (Girard, 1992). Sedangkan asap cair menurut Darmadji (1997) merupakan campuran larutan dari dispersi asap kayu dalam air yang dibuat dengan mengkondensasikan asap hasil pirolisis kayu. Penggunaan asap cair terutama dikaitkan dengan sifat-sifat fungsional asap cair, diantaranya adalah sebagai antioksidan, antibakteri, antijamur, dan potensinya dalam pembentukan warna coklat pada produk. Asap cair dapat diaplikasikan pada bahan pangan karena dapat berperan dalam pengawetan bahan pangan. Cara pengawetan tradisional biasanya dilakukan dengan pengasapan. Beberapa teknik pengasapan dapat dilakukan pada temperatur di atas 70 0 C kemudian bahan diasap langsung di atas sumber asap. Saat ini sedang dikembangkan metode pengawetan yang lain yaitu menggunakan metode pengasapan asap cair dengan mencelupkan bahan pada larutan asap atau menyemprotkan larutan asap pada bahan kemudian produk dikeringkan (Girard, 1992) Asap cair dapat diperoleh dengan cara pirolisis tempurung kelapa kemudian dilakukan kondensasi. Untuk aplikasi asap cair, perlu dilakukan pemisahan komponen tar, karena terikutnya komponen ini dapat memberikan kenampakan yang jelek. Salah satu cara untuk memisahkan tar adalah dengan perlakuan destilasi untuk memperoleh sifat organoleptik yang diinginkan. Menurut Yuwanti dkk (1999) proses destilasi terhadap asap cair juga dapat menghilangkan senyawa yang tidak diinginkan dalam asap cair seperti hidrokarbon karsinogen dan residu tar. Asap cair mengandung berbagai senyawa yang terbentuk karena terjadinya pirolisis tiga komponen kayu yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin. Lebih dari 400 senyawa kimia dalam asap telah berhasil diidentifikasi. Komponenkomponen tersebut ditemukan dalam jumlah yang bervariasi tergantung jenis kayu, umur tanaman sumber kayu, dan kondisi pertumbuhan kayu seperti iklim dan tanah. Komponen-komponen tersebut meliputi asam yang dapat mempengaruhi citarasa, ph dan umur simpan produk asapan; karbonil yang bereaksi dengan protein dan membentuk pewarnaan coklat dan fenol yang merupakan pembentuk utama aroma dan menunjukkan aktivitas antioksidan 16

23 (Astuti, 2000). Selain itu Fatimah (1998) menyatakan golongan-golongan senyawa penyusun asap cair adalah air (11-92 %), fenol (0,2-2,9 %), asam (2,8-9,5 %), karbonil (2,6-4,0 %) dan tar (1-7 %). Kandungan senyawa-senyawa penyusun asap cair sangat menentukan sifat organoleptik asap cair serta menentukan kualitas produk pengasapan. Komposisi dan sifat organoleptik asap cair sangat tergantung pada sifat kayu, temperatur pirolisis, jumlah oksigen, kelembaban kayu, ukuran partikel kayu serta alat pembuatan asap cair (Girard, 1992). Adapun komponen-komponen penyusun asap cair meliputi: 1) Senyawa fenol Senyawa fenol diduga berperan sebagai antioksidan sehingga dapat memperpanjang masa simpan produk asapan. Kandungan senyawa fenol dalam asap sangat tergantung pada temperatur pirolisis kayu. Menurut Girard (1992), kuantitas fenol pada kayu sangat bervariasi yaitu antara mg/kg Beberapa jenis fenol yang biasanya terdapat dalam produk asapan adalah guaiakol, dan siringol. Senyawa-senyawa fenol yang terdapat dalam asap kayu umumnya hidrokarbon aromatik yang tersusun dari cincin benzena dengan sejumlah gugus hidroksil yang terikat. Senyawa-senyawa fenol ini juga dapat mengikat gugus-gugus lain seperti aldehid, keton, asam dan ester (Maga, 1987). OCH 3 HO HO H 3 CO H 3 CO Guaiakol Siringol Gambar 2.11 Senyawa Fenol 2) Senyawa karbonil Senyawa-senyawa karbonil dalam asap memiliki peranan pada pewarnaan dan citarasa produk asapan. Golongan senyawa ini mepunyai 17

24 aroma seperti aroma karamel yang unik. Jenis senyawa karbonil yang terdapat dalam asap cair antara lain adalah vanilin dan siringaldehida. OCH 3 HO HO O O C H 3 CO C H H 3 CO H Vanilin Siringaldehida Gambar 2.12 Senyawa Karbonil 3) Senyawa asam Senyawa-senyawa asam mempunyai peranan sebagai antibakteri dan membentuk citarasa produk asapan. Senyawa asam ini antara lain adalah asam asetat, propionat, butirat dan valerat. 4) Senyawa hidrokarbon polisiklis aromatis Senyawa hidrokarbon polisiklis aromatis (HPA) dapat terbentuk pada proses pirolisis kayu. Senyawa hidrokarbon aromatik seperti benzo(a)pirena merupakan senyawa yang memiliki pengaruh buruk karena bersifat karsinogen (Girard, 1992). Girard (1992) menyatakan bahwa pembentukan berbagai senyawa HPA selama pembuatan asap tergantung dari beberapa hal, seperti temperatur pirolisis, waktu dan kelembaban udara pada proses pembuatan asap serta kandungan udara dalam kayu. Dikatakan juga bahwa semua proses yang menyebabkan terpisahnya partikel-partikel besar dari asap akan menurunkan kadar benzo(a)pirena. Proses tersebut antara lain adalah pengendapan dan penyaringan. 5) Senyawa benzo(a)pirena Benzo(a)pirena mempunyai titik didih 310 o C dan dapat menyebabkan kanker kulit jika dioleskan langsung pada permukaan kulit. Akan tetapi proses yang terjadi memerlukan waktu yang lama (Winaprilani, 2003). 18

25 1) Alat Dan Bahan Baku Asap Cair Tempurung Kelapa Pembuatan asap cair tempurung kelapa diperlukan Alat dan bahan sebagai berikut: a) Alat: (1) Reaktor untuk proses pirolisis (2) 1 (satu) set alat distilasi b) Bahan : (1) Tempurung kelapa. Sejumlah tempurung kelapa dibersihkan dari sabutnya, kemudian diambil secukupnya digunakan untuk pirolisis. Agar menghasilkan asap yang baik pada waktu pembakaran sebaiknya menggunakan tempurung kelapa yang sudah tua, sehingga diperoleh hasil pengasapan yang baik (Tranggono dkk, 1997). Asap yang dihasilkan dari pembakaran kayu keras akan berbeda komposisinya dengan asap yang dihasilkan dari pembakaran kayu lunak. Pada umumnya kayu keras akan menghasilkan aroma yang lebih unggul, lebih kaya kandungan aromatik dan lebih banyak mengandung senyawa asam dibandingkan kayu lunak (Girard, 1992). 2) Pemrosesan Asap Cair Pemrosesan asap cair bersamaan dengan proses pembakaran tempurung kelapa pada pembuatan arang. Proses utama pada pembuatan asap cair adalah menggunakan proses pirolisis dan destilasi. Pirolisis Pirolisis adalah proses pemanasan suatu zat tanpa adanya oksigen sehingga terjadi penguraian komponen-komponen penyusun tempurung kelapa Tempurung kelapa mempunyai mempunyai kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin dalam kayu berbeda-beda tergantung dari jenis kayu. Pada umumnya kayu mengandung dua bagian selulosa dan satu bagian hemiselulosa, serta satu bagian lignin. Pada proses pirolisis terjadi dekomposisi senyawa-senyawa penyusunnya, sebagai berikut: 19

26 Pirolisis selulosa Selulosa adalah makromolekul yang dihasilkan dari kondensasi linear struktur heterosiklis molekul glukosa, pirolisis selulosa berlangsung dalam dua tahap, yaitu : (a) Reaksi hidrolisis menghasilkan glukosa. (b) Reaksi yang menghasilkan asam asetat dan homolognya, bersama- sama air dan sejumlah kecil furan dan fenol. Pirolisis hemiselulosa Hemiselulosa merupakan polimer dari beberapa monosakarida seperti pentosan (C5H8O4) dan heksosan (C6H10O5). Pirolisis pentosan menghasilkan furfural, furan dan derivatnya beserta satu seri panjang asam-asam karboksilat. Pirolisis heksosan terutama menghasilkan asam asetat dan homolognya. Hemiselulosa akan terdekomposisi pada temperatur o C. Pirolisis lignin Lignin merupakan sebuah polimer kompleks yang mempunyai berat molekul tinggi dan tersusun atas unit-unit fenil propana. Senyawa-senyawa yang diperoleh dari pirolisis struktur dasar lignin berperanan penting dalam memberikan aroma asap produk asapan. Senyawa ini adalah fenol, eter fenol seperti guaiakol, siringol dan homolog serta derivatnya (Girard,1992). Lignin mulai mengalami dekomposisi pada temperatur o C dan berakhir pada o C. Proses Destilasi Destilasi merupakan proses pemisahan komponen dalam campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya, atau pemisahan campuran berbentuk cairan atas komponennya dengan proses penguapan dan pengembunan sehingga diperoleh destilat dengan komponenkomponen yang hampir murni. Destilasi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen dari suatu campuran dengan menggunakan dasar bahwa beberapa komponen dapat menguap lebih cepat daripada komponen yang lainnya. Ketika 20

27 uap diproduksi dari campuran, uap tersebut lebih banyak berisi komponen-komponen yang bersifat lebih volatil, sehingga proses pemisahan komponen-komponen dari campuran dapat terjadi (Earle dalam Astuti, 2000). Tabel 2.3 Titik didih senyawa pendukung sifat fungsional asap cair SENYAWA Fenol TITIK DIDIH ( 0 C, 760 mmhg) Guaikol 205 metilguaikol 211 Eugenol 244 Siringol 267 Furfural 162 Pirokatekol 240 Hidrokuinon 285 Isoeugenol 266 Karbonil Glioksal 51 Metilglioksal 72 Glikoaldehid 97* Diasetil 88 Formaldehid -21 Asam Asam asetat 118 Asam butirat 162 Asam propionat 141 Asam Isovalerat 176 Sumber : Buckingham dalam Astuti (2000) Keterangan : *adalah titik leleh Berdasarkan perbedaan titik didih dari senyawa-senyawa penyusun asap cair (tabel 2.3) akan dilakukan destilasi untuk memisahkan 21

28 komponen tar dan untuk mendapatkan fraksi asap cair dengan sifat-sifat fungsional yang menonjol. Pada proses pirolisis ini berlaku hukum kekekalan massa, yaitu massa sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap. Gas yang tidak dapat terkondensasi ini terhitung sebagai massa yang hilang yaitu data yang diperoleh dari perhitungan berat awal tempurung kelapa dikurangi dengan berat arang dan cairan. Hasil pirolisis ditampilkan pada tabel 2.4, berikut: Tabel 2.4 Nilai rata-rata hasil pirolisis tempurung kelapa SUHU HASIL PIROLISIS PIROLISIS ARANG CAIRAN GAS ( 0 C) (%) (%) (%) ,17 41,43 16, ,28 46,42 18, ,93 48,57 18, ,80 51,43 16,77 4. Latihan soal/penugasan 1. Proses pembuatan arang briket dengan menggunakan proses... A. Pirolisis B. Destilasi C. Kondensasi D. Permentasi E. Vaporasi 2. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kualitas briket arang tersebut berikut ini, kecuali... A. Rendemen B. Berat jenis C. Kadar air D. Nilai kalor E. Dimensi ukuran 22

29 3. Proses pembuatan asap cair grade C dengan dengan menggunakan proses... A. Pirolisis B. Destilasi C. Kondensasi D. Permentasi E. Vaporasi 4. Dalam memproduksi asap cair agar menghasilkan grade A untuk pengawet makanan, maka prosesnya adalah... A. Pirolisis B. Kondensasi C. Destilasi tingkat pertama D. Destilasi tingkat kedua E. Permentasi 5. Rangkuman Pirolisis adalah proses pemanasan suatu zat sehingga terjadi peruraian komponen kimia tanpa adanya oksigen. Dalam pembuatan arang dari tempurung kelapa melalui proses pirolisis akan terjadi proses perubahan komponen kimia tempurung kelapa menjadi arang, yang terjadi pada suhu 200 o C 500 o C. Kualitas arang briket ditentukan oleh rendemen, berat air, nilai kalor, kadar air, kadar abu, dan kadar zat mudah menguap. Arang briket diperoleh dari penggilingan arang tempurung kelapa yang dicampur dengan bahan perekat pati dengan serbuk arang tempurung menggunakan perbandingan 1 : 25. Perekat pati dibuat dengan campuran pati dan air dengan perbandingan 1 : 8. Asap cair diperoleh dari menampung asap dari tempurung kelapa yang diproses pirolisis, kemudian dilakukan kondensasi sehingga dihasilkan asap cair grade C, sedangkan bila menginginkan grade yang lebih tinggi, maka dilakukan destilasi asap cair tahap pertama akan menghasilkan asap cair grade B, 23

30 sedangkan grade A dihasilkan dari proses destilasi asap cair grade B (destilasi tahap kedua). 6. Evaluasi materi pokok a. Jelaskan proses pembuatan arang briket dengan proses pirolisis! b. Jelaskan cara memproduksi arang briket dengan kualiatas baik! c. Jelaskan pembuatan asap cair dengan proses kondensasi! d. Jelaskan cara memproduksi asap cair dengan kualiatas baik! 7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Setelah mengerjakan latihan soal dan evaluasi materi, jika masih ada jawaban yang salah anda harus mengulang membaca materi diatas, sampai jawabannya benar. Dan jika jawaban soal dan evaluasi benar semua maka anda bisa melanjutkan ke materi selanjutnya. 24

31 B. INSTALASI RUMAH PRODUKSI BIOBRIKET DAN ASAP CAIR 1. Deskripsi Materi Materi instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair, membahas tentang cara pengelolaan produksi bio briket dan asap cair, sehingga pengelolaan produksinya berjalan dengan baik. 2. Indikator Keberhasilan Diharapkan setelah mempelajari materi ini dapat: a. Menjelaskan cara pengelolaan produksi biobriket dan asap cair b. Menjelaskan divisi-divisi pengelolaan produksi biobriket dan asap cair 3. Uraian Materi dan Contoh Soal/ Penugasan Dalam memproduksi biobriket dan asap cair yang berkualitas, harus dipersiapkan sarana dan prasarana pendukung seperti instalasi rumah produksi. Instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair yang normatif memiliki beberapa divisi untuk mengelola kegiatan. Berikut ini divisi-divisi yang perlu diadakan: a. Divisi Pengeringan b. Divisi Pembakaran c. Divisi Penepungan d. Divisi Pencetakan e. Divisi Destilasi dan Penyaringan f. Divisi Pengemasan Agar memahami fungsi dan peran masing-masing divisi, dapat dilihat pembahasan materi berikut ini: a. DIVISI PENGERINGAN Divisi pengeringan tempurung merupakan salah satu bagian dari instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair, terdiri dari dua bagian, yaitu: 25

32 Pengeringan Tempurung Tempurung kelapa dibersihkan terlebih dahulu dari serabut kemudian dipecah menjadi bagian yang kecil dengan ukuran setengah atau seperempat tempurung. kelapa. Tempurung kelapa yang sudah dibersihkan, dijemur di bawah sinar matahari sampai kering merata (kadar air sekitar 15-20%). Pengeringan Biobriket Hasil briket yang baru dicetak kemudian dibiarkan pada suhu ruang selama 4 6 jam. Setelah itu briket arang dikeringkan di bawah sinar matahari selama 2 sampai dengan 3 hari atau bisa juga menggunakan oven pada suhu C selama 1 jam. Setelah itu didiamkan dahulu selama 1 jam pada suhu ruang sebelum pengemasan. b. DIVISI PEMBAKARAN Divisi ini berfungsi dan bertugas untuk membakar bahan baku tempurung kelapa menjadi arang tempurung dan asap cair dengan menggunakan tungku pirolisis dengan syarat: Pengisian tempurung kelapa di dalam reaktor diusahakan terisi penuh. Reaktor ditutup rapat setelah terisi penuh tempurung kelapa. Dalam proses pembakaran disediakan bahan bakar tempurung sekitar kg untuk membakar 120 kg tempurung. Ketika proses pembakaran suhu pirolisis dikontrol melalui alat kontrol temperatur yang terpasang diatas reaktor pirolisis. Selama proses pembakaran suhu dijaga sekitar o C. Kran pada separator / penampung tar harus dibuka 5-10 menit per jam karena untuk mencegah cairan tar mengeras didalam pipa. Disamping itu untuk mencegah terjadinya tekanan tinggi pada reaktor pirolisis. 26

33 Setelah 5 6 jam saat asap cair tidak keluar dari kondensor maka proses pirolisis dianggap sudah selesai. Setelah proses pirolisis selesai tempurung (sisa pembakaran) yang digunakan sebagai bahan bakar kemudian dapat dikeluarkan dan dimatikan dengan menggunakan air. Arang hasil pirolisis yang ada didalam reaktor didiamkan terlebih dahulu selama 2 jam kemudian dikeluarkan dan digiling. c. DIVISI PENEPUNGAN DAN PENYARINGAN Divisi penepungan dan penyaringan berfungsi dan bertugas sebagai berikut. Menepung arang tempurung hasil pembakaran dengan menggunakan mesin giling. Bersamaan proses penepungan tersebut dilakukan penyaringan arang hasil penepungan menggunakan screen ukuran mesh 50 untuk pembuatan briket. d. DIVISI PENCETAKAN BIOBRIKET Divisi pencetakan biobriket berfungsi dan bertugas adalah menyiapkan pencetakannya menjadi biobriket sebagai berikut. Pencampuran dengan Perekat Serbuk arang tempurung hasil penyaringan ditimbang sesuai dengan taraf kombinasi, tiap perlakuan membutuhkan perbandingan 40 kg arang tempurung kemudian dicampur dengan campuran 1,5 kg tapioka dan 20 liter air. Pencetakan dan Pengempaan (molding) dibagi menjadi: Hasil adonan dicetak pada alat pencetak dan pengempaan dengan cetakan bentuk silinder dengan ukuran diameter 3.5 cm, tinggi 6 cm, dan diameter lubang 0.5 cm. Kemudian dilakukan pengempaan secara manual menggunakan pencetak briket arang dengan tekanan kempa 63 MPa untuk 16 cetakan. 27

34 e. DIVISI DESTILASI ASAP CAIR Divisi destilasi asap cair memiliki fungsi dan tugas sebagai berikut. Penangkapan Asap Cair Pada saat proses pembakaran tempurung kelapa dengan menggunakan tungku pirolisis berlangsung sekitar 4-6 jam, asap cair akan keluar dan masih mengandung gas metan dan tar, disalurkan melalui pipa diameter 3 cm ke tangki penampung asap. Asap akan mulai mengembun menjadi cairan pada drum kondensor. Jadilah asap cair sebanyak 50% berat tempurung terbakar atau sebanyak liter. Asap cair yang dihasilkan masih berupa asap cair grade C (masih mengandung tar dengan warna coklat pekat) dengan kadar ph 4-5. Pemisahan Tar Pada saluran pipa asap cair ini tar berupa larutan hitam pekat yang mirip dengan oli di tangkap melalui separator kemudian ditampung pada bak penampungan tar. Yang dibuka 5-10 menit setiap satu jam proses. Proses Recycle Gas Metan Dari tangki penampung asap cair terdapat asap yang mengembun menjadi cairan dan gas yang masih belum terkondensasi berupa gas metan yang selanjutnya masih dapat dimanfaatkan dengan cara dibakar dan disalurkan kembali ke bawah reaktor untuk menambah bahan bakar pirolisis. Pemisahan Asap Cair Grade C dengan tar Asap cair ditampung pada tabung pemurnian untuk diproses menjadi asap cair murni grade A dan B (tidak mengandung gas metan dan tar). Hal ini dapat dilakukan melalui proses pengendapan asap cair grade C selama minimal satu minggu, untuk mengendapkan tar. Asap cair yang telah terpisah dengan tar disaring menggunakan Zeolit aktif, proses selanjutnya asap cair grade C dilakukan dilakukan destilasi untuk pemurnian. Pemurnian Asap Cair Grade C menjadi Grade A dan B (proses destilasi) Pada proses detilasi diusahakan suhu awal mencapai 250 o C selama 3 jam (grade B) dengan warna agak kecoklatan dan kadar PHA yg masih cukup tinggi. Kemudian perlahan lahan diturunkan sampai dengan 120 o C. 28

35 Selama suhu 120 o C proses destilasi sebaiknya dipertahankan selama 5 jam (grade A) dengan warna coklat muda agak bening dengan kadar PHA yang sangat sedikit. Kedua proses diatas dilakukan untuk volume asap cair sebanyak 55 liter, pada penurunan temperatur hasil asap cair akan semakin baik dimana larutan asap cair akan semakin bening dan kadar tar sudah habis begitu juga dengan kadar benzoapyrene/polycyclic Hidrocarbon Aromatic (PHA). f. DIVISI PENGEMASAN PRODUK Divisi pengemasan produk memiliki tugas mengemas produk agar menarik untuk dipasarkan menggunakan pengemasan yang berbeda sesuai dengan spesifikasi produk yang dihasilkan yaitu biobriket dan asap cair. Namun sebelum semua produk dikemas, harus disimpan pada tempat penyimpanan masing-masing. 4. Latihan soal/penugasan 1. Sebelum proses pengeringan tempurung kelapa dilakukan proses pendahuluan yaitu... A. dibersihkan dari serabut, dipecah dengan ukuran ½ atau ¼. B. dibersihkan dari serabut, dipecah dengan ukuran 1 /3 atau 1 /6 C. dibersihkan dari kotoran dan masih utuh D. dibersihkan dari kotoran, dipecah menjadi ukuran 3 x 3 cm E. dibersihkan dari segala kotoran, dipecah dengan ukuran bebas. 2. Proses pirolisis tempurung kelapa dapat menghasilkan... A. arang, tar, asap cair, dan gas methan B. arang, asap cair, briket, dan gas methan C. arang, asap cair grade A, dan tar. D. arang briket, nilai kalor, dan gas methan E. arang, tar, asap cair grade B, dan grade C 29

36 3. Berapa tahap proses/divisi dalam pengelolaan pembuatan arang briket dan asap cair? A. 3 B. 4 C. 5 D. 6 E Divisi yang menangani desain pembungkus arang briket adalah divisi... A. Pengeringan B. Pembakaran C. Penepungan D. Pencetakan E. Pengemasan 5. Rangkuman Dalam memproduksi biobriket dan asap cair yang berkualitas, harus dipersiapkan sarana dan prasarana pendukung. Instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair yang normatif memiliki beberapa divisi untuk mengelola kegiatan. Berikut ini divisi-divisi yang perlu diadakan: a. Divisi Pengeringan b. Divisi Pembakaran c. Divisi Penepungan d. Divisi Pencetakan e. Divisi Destilasi dan Penyaringan f. Divisi Pengemasan 6. Evaluasi materi pokok a. Jelaskan cara pengelolaan produksi biobriket dan asap cair! b. Jelaskan divisi-divisi pengelolaan produksi biobriket dan asap cair! 30

37 7. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Setelah mengerjakan latihan soal dan evaluasi materi, jika masih ada jawaban yang salah anda harus mengulang membaca materi diatas, sampai jawabannya benar. Dan jika jawaban soal dan evaluasi benar semua maka anda bisa melanjutkan ke materi selanjutnya. 31

38 C. RANCANG BANGUN MESIN PENCETAK BRIKET DAN ASAP CAIR 1. Deskripsi Materi Rancang bangun mesin pencetak briket dan asap cair membahas tentang pengertian alat pengering, 2. Indikator Keberhasilan Setelah mempelajari bahan ajar ini peserta memahami kegunaan dan bentuk peralatan dibawah ini : a. Alat pengering tempurung dan biobriket b. Alat asap cair dan biobriket Instalasi pirolisis dan kondensator tempurung kelapa Instalasi pemurnian asap cair (destilasi) Mesin penggiling arang tempurung kelapa Mesin pengepres biobriket Kompor biobriket Kompor gas satu tungku Alat ukur / pengujian Alat pendukung c. Alat pengemasan biobriket dan asap cair 3. Uraian dan contoh soal/ penugasan Berdasarkan instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair yang sudah kita bahas pada bagian terdahulu, maka didalam merekayasa peralatan untuk membuat biobriket dan asap cair juga harus kita sesuaikan dengan fungsi dan kemanfaatannya masing-masing divisi yang terdapat pada instalasi rumah produksi biobriket dan asap cair tersebut. Lebih jelasnya marilah kita ikuti pembahasan berikut ini. a. Alat Pengeringan Seusai dengan tugas dan fungsi divisi pengeringan maka rekayasa tempat dan peralatan yang harus disediakan adalah sebagai berikut. 32

39 Alat Penjemur Tempurung Alat penjemur tempurung untuk arang sebagai bahan baku briket bisa disiapkan tempat berupa halaman dengan menggunakan alas terbuat dari plastik tebal (gambar 2.13). Gambar Plastik penjemur Alat Penjemur Biobriket Biobriket hasil cetakan dijemur di bawah panas matahari selama 2 3 hari dengan menggunakan alat penjemur briket yang terdiri atas kawat strimin dengan ukuran lobang p x l = 1 x 1 cm yang dirangka dengan bambu (gambar 2.14 dan 2.15) atau bisa juga menggunakan oven dengan suhu 60 derajat selama satu jam.untuk mempercepat proses pengeringan (gambar 2.16). Gambar Kawat streamin. 33

40 Gambar Streamin penjemur biobriket. Gambar Oven pengering biobriket. 34

41 b. Alat Asap Cair dan Briket Alat yang digunakan untuk pembakaran tempurung (pengarangan) menggunakan tungku pirolisis, agar hasil arang karbon bisa sempurna dan juga bisa didapatkan hasil lain berupa asap cair, dan gas methan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan pembahasan gambar 2.17 dan 2.18 berikut ini: Gambar Bagan dapur pirolisis dan asap cair 35

42 Gambar Metode Recycling Gas Metan untuk Pembakaran Keterangan Gambar: (1) Tabung pirolisis Tempat menampung semua bahan tempurung/kayu/serbuk gerjen yang akan dijadikan arang melalui proses pirolisis. (2) Tungku pembakaran Tungku pembakaran berfungsi untuk membakar semua bahan yang akan dibakar dalam tabung pirolisis. (3) Lubang udara Lubang udara berfungsi untuk sirkulasi udara selama proses pembakaran agar panas yang dihasilkan bisa merata (4) Lubang bahan bakar Lubang bahan bakar berfungsi untuk keluar masuknya semua bahan bakar yang digunakan selama proses pembakaran. (5) Pengukur suhu Pengukur suhu adalah alat yang berfungsi untuk mengatur suhu selama proses pembakaran dalam tungku agar lebih stabil sehingga proses pengarangan menjadi lebih sempurna. (6) Tabung kondensasi 36

43 Tabung kondensasi berfungsi untuk mendinginkan asap/gas agar menjadi zat cair sehingga mempermudah dalam penyimpanan. (7) Blower Blower berfungsi untuk mendorong agar asap dapat mengalir secara cepat dan lancar dalam tempat penampungan. (8) Penampung tar Penampung tar adalah alat yang digunakan untuk menampung tar yang keluar selama proses pengarangan mengggunakan pirolisis. (9) Penampung bio-oil Penampung bio-oil adalah tempat untuk menampung asap cair yang dihasilkan dalam proses pengarangan dengan pirolisis. (10) Pengukur tekanan Pengukur tekanan merupakan peralatan yang mendukung dalam pengarangan menggunakan tabung pirolisis, berfungsi untuk mengukur tekanan agar tetap stabil. (11) Pipa gas recycle Pipa gas recycle merupakan alat pendukung tabung pirolisis, berfungsi untuk merecycle semua bahan gas yang dihasilkan selama proses pengarangan dan digunakan sebagai tambahan bahan bakar. (12) Pipa bio-oil Pipa bio-oil merupakan alat pendukung tabung pirolisis, berfungsi untuk mengalirkan bio-oil yang diperoleh selama proses pengarangan dalam pirolisis. Karakteristik Umum Alat Mesin pembuatan biobriket mengolah 120 kg tempurung kelapa dengan kadar air 15-20% hingga menghasilkan kira-kira 40 kg biobriket berukuran silinder dengan diameter 3.5 cm tinggi 6 cm dan diameter lubang 0.5 cm setiap potongnya, asap cair grade C sebanyak 50 liter dan tar 3 lt serta gas methan yang digunakan sebagai bahan bakar tambahan. Mesin ini terdiri dari beberapa bagian yang dapat diintegrasikan atau terpisah sesuai dengan tahapan pekerjaan, yaitu: 37

44 Proses Pirolisis untuk pembuatan arang tempurung kelapa dengan menggunakan tabung pirolisis dengan blower gas methan sebagai bahan bakar tambahan. Proses pirolisis berlangsung selama 4-6 jam pada suhu o C. Proses kondensasi untuk menghasilkan tar, gas methan dan asap cair grade C yang dilakukan dengan menggunakan tabung kondensator dengan air bersuhu C yang disirkulasi menggunakan pompa air. Proses destilasi untuk merubah asap cair grade C menjadi grade lebih tinggi dilakukan proses dehidrasi menggunakan zeolit aktif untuk menyerap air. Setelah itu asap cair tersebut dimurnikan menjadi grade B atau grade B menjadi grade A dengan menggunakan tabung destilator yang suhunya dapat diatur antara o C. Karakteristik Khusus Alat Instalasi Pirolisator dan Kondensator Tempurung Kelapa (gambar 2.19 dan 2.20). Gambar Reaktor pirolisis sebelum ditanam 38

45 Gambar Reaktor pirolisis setelah ditanam Reaktor pirolisis berdiameter 750 mm, tinggi 1040 cm dan kerucut dengan ketinggian 323 mm serta ketebalan plat 3 mm stainless steel. Konstruksi pirolisis ini dilengkapi dengan exhaust valve untuk menjaga tekanan dalam reaktor dan fire exhaust dengan diameter 4 inchi dan tempat termometer untuk mengukur suhu dalam reaktor. Dibawah reaktor ditempatkan ruang untuk pembakaran dengan ukuran kaki reaktor yang terbuat dari siku 5/5 dan tinggi 440 mm, lebar 750 mm. Proses pirolisis berlangsung selama 4-6 jam pada suhu o C yang diukur dengan termometer payung. Pengaturan suhu dilakukan dengan mengontrol cara pembakaran dengan bahan tempurung kelapa. Hasil yang diperoleh dari proses pirolisis ini adalah arang tempurung kelapa, asap cair dan gas methan. Untuk mengalirkan gas asap cair ke drum kondensor menggunakan pipa diameter 2 Inchi dengan kemiringan 30 0 pada lekukan separator. Pipa ini menggunakan flange 2 unruk menghubungkan antara reaktor dengan drum kondensor dan juga flange 0.5 untuk menghubungkan dengan pipa separator. 39

46 Separator dibuat dari bahan stainless diameter 4 denan ketinggian 200 mm yang dilengkapi dengan stop kran diameter 0.5 untuk mengeluarkan tar. Pengolahan asap cair grade C dilakukan dengan menggunakan drum kondensator dengan air yang bersirkulasi. Untuk memisahkan tar dilakukan menggunakan sparator yang dipasang pada saluran sebelum masuk tabung kondensator. Kondensator terbuat dari bahan stainless dengan ukuran diameter 600 mm dan tinggi drum 880 mm. Dengan pipa kondensor diameter 0.5 tempat mengalirnya asap cair dan drum kondensor ini dilengkapi dengan pipa sirkulasi keluar masuknya air. Drum ini didukung dengan kaki yang terbuat dari besi siku 5/5 lebar kaki 667 mm dan tinggi 420 mm. Untuk memisahkan dan memanfaatkan gas methan dilakukan dengan menyambung saluran keluar tabung kondensator dengan pipa yang mengarah ke atas dan kemudian menghubungkannya dengan tabung pirolisis melalui blower. Asap cair grade C diperoleh dengan memasang penampung asap cair pada saluran keluar tabung kondensator yang mengarah ke bawah. Penampungan asap cair terbuat dari bahan stainless dengan kapasitas 60 ltr. Instalasi Pemurnian Asap Cair (gambar 2.21) Gambar Alat destilasi 40

47 Untuk menghasilkan asap cair grade B dilakukan melalui proses dehidrasi dan destilasi. Proses dehidrasi dilakukan dengan menggunakan zeolit yang diaduk dengan alat pengaduk manual kemudian didiamkan selama seminggu untuk memisahkan dari tar. Proses destilasi dilakukan menggunakan alat destilasi yang terdiri dari tabung destilasi berukuran diameter 50 cm dan tinggi 60 cm dengan bahan stainless steel dan kolom destilasi setinggi kira-kira 200 cm dengan pendinginan udara. Temperatur pemanasan pada tabung destilasi antara o C. Kolom destilasi dengan pipa diameter 3" dan 4, kapasitas liter asap cair, sistem destilasi batch, model kolom bertingkat dengan refluks, bahan besi galvalis, dilengkapi dengan timer Mesin Penggiling Arang Tempurung Kelapa (gambar 2.22) Arang tempurung kelapa dihaluskan dengan mesin penggiling dengan motor penggerak 5 HP dengan kapasitas 20 kg / jam dengan screen mesh 50. Gambar Mesin penggiling arang tempurung kelapa. 41

48 Mesin Pengepres Biobriket (gambar 2.23) Sebelum dipres serbuk arang tempurung kelapa dicampur dengan bubur lem kanji pada alat pencampur manual. Serbuk arang ini dipres hingga 63 MPa dengan mesin pres manual berkapasitas 16 buah briket silinder masing-masing berukuran diameter 3.5 cm, tinggi 6 cm, dan diameter lubang 0.5 cm. Mesin press dilengkapi dengan press ulir berdiameter handle 1000 mm dan diameter ulir 80 mm dengan ruang press briket kapastisa 16 mold yang terbuat dari stainless dengan 16 selongsong dan 16 penusuk yang terpasang pada jepitan stopper besi dengan panjang dan lebar 400 x 400 mm. Gambar Mesin press briket tradisional 42

49 Pengeringan biobriket yang sudah dipres dilakukan di bawah sinar matahari atau oven pengering dengan suhu 60 o C (gambar 2.24) dengan kapasitas pengeringan 1 jam 10 kg briket (240 silinder briket). Dan juga bisa menggunakan pengeringan matahari 2-3 hari dengan menggunakan streaming ukuran lobang 1 x 1 cm. Gambar 2.24 Alat pengering briket Kompor Biobriket (gambar 2.25) Digunakan untuk pengujian kalor dan kadar abu biobriket. Kompor berukuran diameter 20 cm, tinggi 22 cm, di dalamnya dilengkapi dengan 43

50 batu tahan api dengan ketebalan 2 cm, diameter dalam 11,5 cm dan tinggi 12 cm. Untuk kapasitas 1 kg untuk 6 jam pembakaran. Gambar Kompor briket Kompor gas satu tungku dan tabung gas LPG 12 kg serta selang dan regulator untuk proses destilasi (gambar 2.26 dan 2.27) Gambar Kompor gas Gambar Tabung gas 44

51 Alat-alat Ukur/ Pengujian Pengukur kadar air (gambar 2.28) - Alat ini untuk mengukur kadar air pada biji jarak sebelum dipres - Ukuran: range 6 30%. Display layar LCD, Akurasi 0,5% n+0.1 Gambar Alat pengukur kadar air termometer payung dengan sensor hingga 500 o C (gambar 2.29) Gambar Termometer payung timbangan digital dengan spesifikasi : 0,01g/0,1g untuk mengukur abu arang dan tapioka (gambar 2.30) 45

52 Gambar Timbangan digital Gelas ukur dengan spesifikasi Beker glass 1000 ml (gambar 2.31) Gambar Gelas ukur 46

53 Timbangan beras,manual, maksimal 50 kg (gambar 2.32) Gambar Timbangan beras Kalorimeter, Kcal/ kg (gambar 2.33) Gambar Kalorimeter Alat-alat Pendukung 47

54 Penyimpan asap cair, jerigen plastik kapasitas 20 liter (gambar 2.34) Gambar Jerigen plastik Penyimpan tar, tong plastic (tar) kapasitas 120 liter dan penyimpanan asap cair pada botol 500 ml 2 ltr dan jerigen 5 ltr 20 lt. (gambar 2.35). Gambar Botol/galon plastik 48

55 Karung plastik untuk menyimpan bahan dengan kapasitas 25 kg untuk tempurung kelapa, arang tempurung kelapa (gambar 2.35) Gambar Karung plastik Ember plastik dengan penutup berkapasitas 50 liter untuk mencampur serbuk arang, tapioka dan air.(gambar 2.36) Gambar Ember plastik Streaming (tempat menjemur briket) 49

56 Terdiri atas kawat streaming dengan ukuran mesh p x l : 1 x 1 cm yang dirangka dengan bambu.(gambar 2.37) Gambar Streaming kawat c. Alat Pengemasan Agar biobriket dan asap cair yang dihasilkan dapat diterima pasar, maka perlu dilakukan pengemasan agar lebih menarik. Peralatan yang digunakan untuk pengemasan biobriket dan asap cair sebagai berikut. 1) Alat Pengemasan Biobriket (gambar 2.38) Biobriket yang dihasilkan kemudian dikemas dengan menggunakan plastik, kardus dan lain-lain. Ukuran kemasan disesuaikan dengan berat yang akan dipasarkan. Ada kemasan 1 kg, dan 5 kg. 50

57 Gambar Kemasan biobriket 1 kg 2) Alat Pengemas Asap Cair (gambar 2.39 dan 2.40) Asap cair yang sudah diproduksi kemudian dikemas dengan menggunakan botol plastik atau jerigen sesuai ukuran kemasan. Gambar Kemasan asap cair dalam botol. 51