PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET SKRIPSI Oleh FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FEBRUARI 2016

2 PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET SKRIPSI Oleh FIRMAN ABEDNEGO SARWEDI SIBARANI SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA FEBRUARI

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN TEMPURUNG KELAPA DAN ECENG GONDOK SERTA VARIASI UKURAN PARTIKEL TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini dibuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku. Medan, Februari 2016 Firman Abednego Sarwedi Sibarani NIM i

4 ii

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pengaruh Variasi Perbandingan Tempurung Kelapa dan Eceng Gondok serta Variasi Ukuran Partikel Terhadap Karakteristik Briket, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Politeknik Teknologi Kimia Industri. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Penelitian ini memberikan informasi tambahan mengenai briket yang dibuat dari eceng gondok dan tempurung kelapa dengan menggunakan perekat tapioka untuk menghasilkan karakteristik briket yang terbaik serta meningkatkan nilai ekonomi eceng gondok dan tempurung kelapa untuk dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi alternatif. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik. 2. Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT dan bapak Bode Haryanto, ST, MT, Ph.D selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator penelitian. 4. Bapak Dr. Eng. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. iii

6 pengetahuan. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu Medan, Februari 2016 Penulis Firman Abednego S Sibarani iv

7 DEDIKASI Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada Orang tua penulis yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dalam proses pengerjaan skripsi ini dan seluruh kegiatan akademis. Dedikasi ini di tujukan juga untuk keluarga yaitu kepada kedua orang tua penulis yang selalu mendukung dan memberi motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Kepada teman-teman teknik kimia ekstensi stambuk 2013 yang telah memberikan saran dan dukungan, kepada pacar yang selalu memberikan motivasi dan dukungan demi kelancaran penulisan skripsi ini. v

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Firman Abednego Sarwedi Sibarani NIM : Tempat/tgl lahir : Sei Putih, 03 Oktober 1992 Nama orang tua : V. Sibarani Alamat orang tua : Perumahan Pondok Melati, Dusun II Sei Putih Asal Sekolah: SD Negeri Kotangan tahun SMP Swasta YPAK Galang tahun SMA Methodist Lubuk Pakam tahun Pendidikan Teknologi Kimia Industri Pengalaman Organisasi : PERKANTAS Medan periode PEMA PTKI periode Artikel yang telah dipublikasikan: Pengaruh Konsentrasi Basa Organik (Biji Alpukat) Terhadap Penurunan Kadar ALB Pada CPO. vi

9 ABSTRAK Ketersediaan sumber energi tak terbarukan yang mulai terbatas menjadi masalah yang cukup serius bagi masyarakat. Untuk itu perlu diupayakan penggunaan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui diantaranya berasal dari biomassa. Salah satu bahan bakar yang berasal dari biomassa adalah briket. Pada penelitian ini biomassa yang digunakan adalah eceng gondok dan tempurung kelapa. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan briket dengan nilai kalor tertinggi dan untuk mendapatkan briket dengan kualitas yang baik dari variasi ukuran partikel dan variasi ukuran berat antara eceng gondok dan tempurung kelapa. Perbandingan antara eceng gondok dan tempurung kelapa pada penelitian ini adalah 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 dengan variasi ukuran partikel sebesar 10 mesh, 42 mesh, dan 60 mesh serta menggunakan perekat tapioka 10% dari berat bahan baku. Hasil pengukuran pada penelitian ini dibandingkan dengan parameter mutu berdasarkan SNI, standar Jepang, Inggris, dan Amerika. Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa komposisi briket yang terbaik diperoleh pada campuran eceng gondok dan tempurung kelapa pada perbandingan 1:4 dengan ukuran partikel 60 mesh yaitu dengan nilai kalor tertinggi sebesar 6.851,3311 kal/gr, kadar abu terendah 8,1918%, kadar air terendah 1,0140%, kadar zat menguap 13,7890%, nilai kerapatan 0,9836 gr/cm 3, laju pembakaran 2,9x10-3 gr/detik dan kuat tekan 11,3234 kg/cm 2. Hasil ini telah memenuhi SNI, standar Jepang, Inggris, dan Amerika, sedangkan untuk kuat tekan briket hanya memenuhi standar Inggris. Kata kunci: briket, eceng gondok, tempurung kelapa, tapioka, ukuran partikel vii

10 ABSTRACT The availability of unrenewable energy sources is limited, that become a serious problems to community. It is necessary to use alternative sources of renewable energy from biomass. One of fuel derived from biomass is briquette. In this research the biomass use water hyacinth and coconut shell. The purpose of this study is to get briquettes with high calorific value and to obtain briquettes with good quality of variations in particle size and size variation in weight between hyacinth and coconut shell. Comparison between hyacinth and coconut shell in this study is 1: 1, 1: 2, 1: 3, 1: 4 with variations in particle size of 10 mesh, 42 mesh and 60 mesh, and using an adhesive tapioca 10% of the weight of raw material. The ratios of water hyacinth and coconut shell in this research are such as 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 with variation of 5%, 10%, and 15% of the raw materials. The results of measurement in this research was compared to the quality parameters such as SNI, Japan standard, British, and America. From this research are known that the ideal composition of briquette obtained in a mixture of water hyacinth and coconut shell at a ratio of 1:4 with particle size 60 mesh such as with the highest calorific value of 6.851,3311 cal/g, the lowest ash content of 8,1918%, 1,0140% low water levels, levels of substance evaporates 13,7890%, the value of density g/cm 3, the firing rate 2,9x10-3 g/sec and the compressive strength 11,3234 kg/cm 2. The results are in accordance SNI, Japan standard, British, and America, while the compression pressure of briquette only accordance British standard. Keywords: briquette, water hyacinth, coconut shell, tapioca, particle size viii

11 DAFTAR ISI Halaman PRAKATA i DEDIKASI iii RIWAYAT HIDUP PENULIS iv ABSTRAK v DAFTAR ISI vi DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR TABEL xii DAFTAR LAMPIRAN xiii BABI PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ENERGI TERBARUKAN Karakteristik Energi Terbarukan Keunggulan Energi Terbarukan BIOMASSA BIOARANG DAN BRIKET BIOARANG Bioarang Briket Bioarang Proses Pembuatan Briket Parameter Kualitas Briket TANAMAN ECENG GONDOK TEMPURUNG KELAPA PROSES KARBONISASI BAHAN PEREKAT 17 ix

12 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN Bahan Peralatan RANCANGAN PENELITIAN PROSEDUR PERCOBAAN Prosedur Pembuatan Arang Prosedur Pembuatan Briket Arang Prosedur Analisa Proksimat Pengujian Nilai Kalor Pengujian Kadar Abu Pengujian Kadar Air Pengujian Kadar Zat Mudah Menguap Prosedur Pengujian Kerapatan Prosedur Pengujian Kekuatan Tekan Prosedur Analisa Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran FLOWCHART PERCOBAAN Flowchart Pembuatan Arang Flowchart Pembuatan Briket Arang Flowchart Analisa Proksimat Flowchart Pengujian Nilai Kalor Flowchart Pengujian Kadar Abu Flowchart Pengujian Kadar Air Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap Flowchart Pengujian Kerapatan Briket Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran FLOWCHART PENELITIAN 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN BRIKET YANG DIPEROLEH NILAI KALOR 36 x

13 KADAR ABU KADAR AIR KADAR ZAT MENGUAP KERAPATAN BRIKET (DENSITAS) KEKUATAN TEKAN LAJU PEMBAKARAN ANALISIS EKONOMI BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 51 DAFTAR PUSTAKA 52 LAMPIRAN 55 xi

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Tipe-tipe Biomassa 7 Gambar 2.2 Briket Bioarang 9 Gambar 2.3 Eceng Gondok 12 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Tempurung Kelapa Tepung Kanji/tapioca Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Arang 26 Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Briket Arang 27 Gambar 3.3 Flowchart Pengujian Nilai Kalor 29 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Flowchart Pengujian Kadar Abu Flowchart Pengujian Kadar Air Gambar 3.6 Flowchart Pengujian Kadar Zat Menguap 31 Gambar 3.7 Flowchart Pengujian Kerapatan Briket 32 Gambar 3.8 Flowchart Pengujian Kekuatan Tekan 32 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Flowchart Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran Flowchart Penelitian Gambar 4.1 Briket Hasil Penelitian 35 Gambar 4.2 Nilai Kalor 36 Gambar 4.3 Nilai Kadar Abu 38 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Nilai Kadar Air Nilai Kadar Zat Menguap Gambar 4.6 Nilai Kerapatan (Densitas) Briket 43 Gambar 4.7 Nilai Kuat Tekan Pada Briket 44 Gambar 4.8 Nilai Laju Pembakaran 46 Gambar L3.1 Eceng Gondok Yang Telah Dikeringkan 63 Gambar L3.2 Tempurung Kelapa Yang Telah Dikeringkan 63 Gambar L3.3 Eceng Gondok Hasil Karonisasi 63 Gambar L3.4 Tempurung Kelapa Hasil Karbonisasi 63 Gambar L3.5 Penggilingan Tempurung Kelapa 64 xii

15 Gambar L3.6 Screening Dengan Vibrator 64 Gambar L3.7 Arang Hasil Ayakan 64 Gambar L3.8 Perekat Tapioka 65 Gambar L3.9 Pencampuran Arang Dengan Perekat 65 Gambar L3.10 Pencetakan Briket 65 Gambar L3.11 Pengempaan Briket 65 Gambar L3.12 Pengeringan Briket 66 Gambar L3.13 Briket Yang Diperoleh 66 Gambar L3.14 Bomb Calorimeter 66 Gambar L3.15 Gambar L3.16 Penimbangan Sampel Pemanasan Dengan Furnace Gambar L3.17 Pendinginan Dalam Desikator 67 Gambar L3.18 Penimbangan Sampel Setelah Dipanaskan 67 Gambar L3.19 Penimbangan Sampel 68 Gambar L3.20 Pemanasan di Oven 68 Gambar L3.21 Pendinginan Dalam Desikator 68 Gambar L3.22 Penimbangan Sampel yang Telah Dikeringkan 68 Gambar L3.23 Penimbangan Sampel 69 Gambar L3.24 Pemanasan Pada Furnace 69 Gambar L3.25 Pendinginan Dalam Desikator 69 Gambar L3.26 Gambar L3.27 Penimbangan sampel Setelah Dipanaskan Penimbangan Briket Gambar L3.28 Pengukuran Dimensi 70 Gambar L3.29 Penimbangan Sampel 70 Gambar L3.30 Pembakaran Briket 70 Gambar L3.31 Penekanan Briket 71 Gambar L3.32 Hasil Penekanan 71 Gambar L4.1 Furnace 72 Gambar L4.2 Hammer Mill 72 Gambar L4.3 Screening 73 Gambar L4.4 Neraca Analitis 73 Gambar L4.5 Tensile Test 74 xiii

16 Gambar L4.6 Oven 74 Gambar L4.7 Bomb Calorimeter 75 xiv

17 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Variasi Ukuran Partikel dengan Rasio Perbandingan Bahan Baku Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa 5 Table 2.1 Standar Mutu Briket Arang Menurut SNI dan Beberapa Negara 12 Table 2.2 Kandungan Tanaman Eceng Gondok 13 Tabel 2.3 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa 15 Tabel 2.4 Perbandingan Sifat Antara Tempurung Kelapa dan Arangnya 16 Table 2.5 Kompisisi Kimia Pati 19 Tabel 3.1 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Rancangan Penelitian Perhitungan Biaya Bahan Baku Waktu Karbonisasi Perhitungan Kebutuhan Listrik Perbandingan Bahan Bakar Tabel L1.1 Data Pengamatan Nilai Kalor 55 Tabel L1.2 Data Pengamatan Nilai Kadar Abu 55 Tabel L1.3 Tabel L1.4 Data Pengamatan Nilai Kadar Air Data Pengamatan Nilai Kadar Zat Menguap Tabel L1.5 Tabel L1.6 Tabel L1.7 Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket Data Pengamatan Kuat Tekan Data Pengamatan Laju Pembakaran xv

18 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA PENGAMATAN HASIL PENELITIAN 55 L1.1 Data Pengamatan Nilai Kalor 55 L1.2 Data Pengamatan Kadar Abu 55 L1.3 L1.4 Data Pengamatan Kadar Air Data Pengamatan Kadar Zat Menguap L1.5 Data Pengamatan Nilai Kerapatan (Densitas) Briket 57 L1.6 Data Pengamatan Nilai Kuat Tekan 57 L1.7 Data Pengamatan Laju Pembakaran 58 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 59 L2.1 Perhitungan Kadar Abu 59 L2.2 Perhitungan Kadar Air 59 L2.3 Perhitungan Kadar Zat Menguap 60 L2.4 Perhitungan Kerapatan Pada Briket 61 L2.5 Perhitungan Kuat Tekan 61 L2.6 Perhitungan Laju Pembakaran 62 LAMPIRAN 3 GAMBAR PENELITIAN 63 L3.1 Penyiapan Dan Karbonisasi Bahan Baku 63 L3.2 Pembuatan Briket 65 L3.3 Analisis Karakteristik Kualitas Briket 66 L3.3.1 Pengujian Nilai Kalor L3.3.2 Pengujian Kadar Abu L3.3.3 Pengujian Kadar Kadar Air L3.3.4 Pengujian Kadar Zat Menguap L3.3.5 Pengujian Kerapatan L3.3.6 Pengujian Laju Pembakaran L3.3.7 Pengujian Kuat Tekan xvi

19 LAMPIRAN 4 SPESIFIKASI PERALATAN 72 L4.1 Furnace 72 L4.2 Hammer Mill 72 L4.3 Screening 73 L4.4 Neraca Analitis 73 L4.5 Tensile Test 74 L4.6 Oven 74 L4.7 Bomb Calorimeter 75 xvii

20 DAFTAR SINGKATAN ph PTKI SNI Power of Hdrogen Politeknik Teknologi Kimia Industri Standar Nasional Indonesia xviii

21 DAFTAR SIMBOL SIMBOL KETERANGAN DIMENSI A Berat Abu gram B EG F m P r t TK V tot W 0 W 1 % Π Berat Sampel Eceng Gondok Gaya Massa Briket Tekanan Jari-jari Tinggi Briket Tempurung Kelapa Volume Total Berat Sampel Awal Berat Sampel Setelah Pemanasan Persen Pi gram kgf gram kg/cm 2 cm cm cm 3 gram gram xix