PEMANFAATAN TONGKOL JAGUNG DAN LIMBAH TEH SEBAGAI BAHAN BRIKET

Transkripsi

1 Keteknikan Pertanian J.Rekayasa Pangan dan Pert., Vol.4 No. 3 Th PEMANFAATAN TONGKOL JAGUNG DAN LIMBAH TEH SEBAGAI BAHAN BRIKET (Utilization of Corncob and Tea Waste as Charcoal Briquettes) T. Anwari Faiz 1.2, Lukman Adlin Harahap 1, Saipul Bahri Daulay 1 1 Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian USU, Medan Jl. Prof. Dr. A. Sofyan No. 3 Kampus USU Medan ) anwarifaiz@gmail.com Diterima : 30 September 2015 / Disetujui : 07 Oktober 2015 ABSTRACT Briquette is one of the biomass fuels which is used as a simple, inexpensive alternative energy source. Biomass used in this research were corncob and tea waste. The aim of this research was to find out the composition of Bio-Carbon Briquette processing from corncob and tea waste and to determine the best Bio one. Testing was conducted by using a non-factorial completely randomized design with parameters of water content, density, calorific value, and ash content. The results of this research showed that the composition of the briquette materials had highly significant effect on water content, density, calorific value, and ash content. The best water content in this research was 2.89% that met Japanese, American, British and Indonesian standards. The Density value was g/cm 3 which did not meet briquettes of Japanese, America, British and Indonesian standards. The best calorific value in this research was cal/g that met Japanese, American, British and Indonesian standards. The best ash content value in this research was 2.83% that met Japanese, American, British and Indonesian standards. Keywords : briquette, biomass, corncob and tea waste. PENDAHULUAN Perkembangan akan suatu teknologi mempengaruhi kegiatan ekonomi yang akhirnya juga berpengaruh pada kebutuhan energi yang semakin terbatas, sehingga ketergantungan manusia akan energi fosil harus dibatasi, mengingat kenaikan harga minyak dunia yang semakin tinggi. Biaya produksi dan transportasi yang tinggi dari kebutuhan pokok menunjukkan bahwa kenaikan harga energi telah terjadi secara langsung saat ini. Sehingga perlu adanya kebijakan energi yang harus segera dilakukan, antara lain dengan mendorong termanfaatkannya energi-energi secara lebih efisien dan tepat sasaran, serta meningkatkan teknologi dan ketersediaan informasi tentang energi alternatif secara lebih meluas, serta menghemat pemakaian energi fosil dengan pemanfaatan energi terbarukan (Soelaiman, 2013). Jika hal ini terjadi secara terus-menerus akan menyebabkan krisis sumber energi yang berkepanjangan. Melihat situasi tersebut, perlu dipikirkan suatu sumber energi alternatif yang lebih murah dan mudah diperoleh. Karena itu berbagai usaha diversifikasi sumber energi telah banyak dilakukan dan salah satu diantaranya adalah pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan. Dimana penghasil limbah terbanyak berasal dari bidang pertanian (Lubis 2008). Beberapa jenis limbah seperti limbah pertanian dan limbah industri yang dimanfaatkan dengan pengolahan lebih lanjut menjadi produk yang mempunyai nilai ekonomi seperti arang aktif, briket arang, serat karbon dan arang kompos. Briket adalah bahan bakar padat yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif yang mempunyai bentuk tertentu. Pemilihan proses pembriketan tentunya harus mengacu pada segmen pasar agar di capai nilai ekonomi, teknis dan lingkungan yang optimal. Pembriketan bertujuan untuk memperoleh suatu bahan bahar berkualitas yang dapat digunakan untuk semua sektor sebagai sumber energi pengganti (Himawanto, 2003). Pengolahan limbah ampas teh menjadi bahan bakar alternatif berupa biobriket yaitu dengan membakar ampas teh kering secara pirolisi (dengan sedikit udara) untuk dijadikan arang yang kemudian dicetak menjadi briket. Sebagi penguat briket tersebut dicampur biomassa sekam padi (Putro, 2011). 427

2 Briket arang yang dibuat adalah briket dengan komposisi tongkol jagung dan limbah teh yang dicampur dengan bahan perekat berupa tepung kanji. Bahan baku berupa tongkol jagung terdapat dalam jumlah yang melimpah, murah dan terbarukan. Data Biro Pusat Statistik Indonesia (BPS) tahun (2014) menunjukkan bahwa produksi jagung seluruhnya di Indonesia sekitar ton jagung per tahun. Total potensi tongkol jagung di Indonesia mencapai ton per tahun. Pembuatan briket arang dari bahan utama tongkol jagung dan limbah teh sebagai sumber energi alternatif. Diharapkan dengan pembuatan briket arang ini mampu mengubah limbah pertanian yang kurang termanfaatkan menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat seperti bahan bakar dengan efisiensi konversi cukup baik dan bernilai ekonomis. Briket ini diharapkan akan digunakan sebagai bahan bakar alternatif dengan teknologi pengolahan yang murah dan sederhana. Penelitian perlu dilakukan untuk meningkatkan pemanfaatan biomassa dengan membuat briket arang sebagai bahan bakar alternatif serta Untuk menguji komposisi briket arang yang terbaik antara tongkol jagung dengan pencampuran limbah ampas teh terhadap mutu briket yang dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji komposisi briket arang dengan bahan baku tongkol jagung dan limbah ampas teh terhadap parameter kerapatan, nilai kalor, kadar air, dan kadar abu. BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tongkol jagung, limbah ampas teh, air dan tepung kanji sebagai campuran bahan perekat. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tungku pengarangan yang digunakan sebagai tempat pengarangan sekam padi, sekop kecil yang digunakan untuk memasukkan sekam padi dan limbah ampas teh ke dalam tungku pengarangan yang dilakukan secara terpisah, lumpang dan alu yang digunakan sebagai alat menumbuk arang, ember dan baskom yang digunakan sebagai tempat pengadukan adonan bioarang. Gelas ukur yang digunakan untuk mengukur banyaknya tepung kanji yang dibutuhkan, dimana perekat tepung kanji ditimbang sebanyak 15% dari berat bahan baku persatuan briket (15 gram dari campuran bahan baku), kayu pengaduk yang digunakan sebagai alat untuk adonan bioarang agar campuran merata, timbangan yang digunakan sebagai alat untuk mengukur berat bioarang yang akan dicetak, cetakan briket yang digunakan sebagai tempat untuk mencetak sampel briket, oven yang digunakan sebagai alat untuk mengeringkan bioarang yang telah dicetak. Bom kalorimeter yang digunakan sebagai alat untuk mengukur nilai kalori dari briket yang dihasilkan, label nama yang digunakan untuk menandakan sampel dari perlakuan, alat tulis yang digunakan sebagai perlengkapan dalam penelitian, sieve shaker yang digunakan untuk mengayak biorang yang telah ditumbuk. Metode Penelitian Perlakuan ini dilakukan dengan mengkombinasikan jenis bahan pembuat briket yaitu tongkol jagung (J) dan Limbah ampas teh (T) dengan komposisi tertentu yang bertujuan untuk mengamati pengaruh kombinasi komposisi bahan terhadap mutu yang dihasilkan. Parameter mutu yang diuji adalah kerapatan, nilai kalor, abu, kadar air dan kadar abu. Tabel 1. Perlakuan perbandingan tongkol jagung (J) dan limbah ampas teh (T) Perlakuan Komposisi J(%) T (%) K K K K K Kerapatan Kerapatan merupakan besaran turunan karena menyangkut satuan massa dan volume pada temperatur dan tekanan tertentu, dan dinyatan dalam sistem cgs dalam gram per sentimeter kubik (g/cm 3 ). Dengan cara pengujian kerapatan sebagai berikut: 1. Disiapkan bahan dan alat 2. Ditimbang zat padat yaitu briket. 3. Diukur volume padat yaitu briket yaitu mengukur diameter dan tinggi briket. 4. Hitung kerapatan dengan persamaan berikut: Kerapatan (K) =... (1) dimana: K = Kerapatan (g/cm 3 ) M = Massa briket (g) V = Volume (cm 3 ) (Wijayanti, 2009) Nilai Kalor Pengukuran nilai kalor untuk setiap perlakuan pada setiap kali ulangan. Kualitas nilai 428

3 kalor dapat diukur dengan menggunakan alat bom kalorimeter (kal/g ). Cara pengujian kualitas nilai kalor pada briket bioarang tongkol jagung dan limbah teh adalah sebagai berikut : 1. Tabung bom kalorimeter dibersihkan 2. Ditimbang bahan bakar sebanyak 0.20 gram dan diletakan dalam cawan platina. 3. Dipasang kawat penyala pada tangkai penyala 4. Cawan platina ditempatkan pada ujung tangkai penyala 5. Tabung di tutup dengan kuat 6. Dimasukkan oksigen dengan takanan 30 bar 7. Tabung bom ditempatkan dalam kalorimeter 8. Kalorimeter ditutup dengan penutupnya 9. Pengaduk air pendingin dihidupkan selama 5 menit 10. Dicatat temperatur yang tertera pada termometer 11. Penyalaan dilakukan dan dibiarkan selama 5 menit 12. Dicatat kenaikan suhu pada termometer 13. Dihitung nilai kalor dengan rumus : HHV = (T2 T ) x Cv x (2) dimana; T1 = Suhu sebelum pengeboman ( 0 C ) T2 = Suhu setelah pengeboman ( 0 C ) 1 Joule = kal HHV = Kualitas nilai kalor (kal/g) Panas jenis bom calorimeter (Cv) = (joule /g o C Kenaikan suhu kawat penyala = 0.05 o C (Atkins, 1999) Kadar Air Penentuan kadar air dilakukan untuk setiap perlakuan pada setiap kali ulangan. Kadar air dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan : Kadar air (%) = dimana, x 100 %... (3) G0 = berat contoh sebelum dikeringkan (g) G1 = berat contoh setelah dikeringkan (g) (Winarno, 1992) Kadar Abu Abu adalah mineral sisa yang tidak habis terbakar ketika karbon dibakar dalam kondisi yang telah dihentikan, yaitu suhu, waktu dan tekanan. Banyak abu yang terjadi setelah pembakaran karbon disebut kadar abu tersebut adalah : Kadar abu (%) = (Winarno, 1992) x 100%... (4) HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian menunjukkan perbedaan perbandingan tongkol jagung dan limbah ampas teh dalam pembuatan briket bioarang memberikan perbedaan terhadap mutu bioarang yang dihasilkan. Mutu briket bioarang berdasarkan perbedaan komposisi tongkol jagung dan ampas teh dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Mutu briket arang dari tongkol jagung dan ampas teh dengan perbandingan yang berbeda. Parameter Perbandingan Tongkol Jagung dan Ampas Teh Kerapatan Kadar air Kadar abu Nilai kalor (g/cm 3 ) (%) (%) (kalori/g) K1 = 100 : , K2 = 75 : , K3 = 50 : K4 = 25 : K5 = 0 : Kerapatan Pada Tabel 2 dapat di lihat bahwa kerapatan semakin tinggi dari perlakuan K1 hingga K5, dimana kerapatan tinggi jika jumlah limbah ampas teh semakin banyak yaitu pada perlakuan K5. Nilai kerapatan tertinggi pada perlakuan K5 yaitu sebesar g/cm 3 dimana belum memenuhi standar mutu briket buatan Sedangkan nilai kerapatan terendah pada perlakuan K1 yaitu gr/cm 3 juga belum Jepang, Amerika dan Indonesia. Kerapatan menunjukkan perbandingan antara berat dan volume beriket arang. Besar kecilnya kerapatan dipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan arang penyusun briket arang tersebut. Hal ini sesuai dengan Masturin (2002) 429

4 yang menyatakan bahwa ukuran arang ampas teh cenderung lebih halus dan seragam yang mengakibatkan ikatan antar partikel arangnya lebih maksimal. Kecenderungan terdapatnya ruang-ruang kosong antar partikel sangat kecil. Partikel arang tongkol jagung yang ukurannya lebih kasar dan tidak seragam memungkinkan turunnya nilai kerapatan briket arang, karena ikatan antar partikelnya tidak maksimal. Besarnya kerapatan suatu briket dipengaruhi oleh besarnya tekanan kempa yang diberikan ketika pencetakan. Semakin tinggi tekanan kempa yang diberikan maka semakin rapat briket arang yang dihasilkan. Berdasarkan pernyataan Triono (2006) menyatakan bahwa semakin seragam ukuran serbuk arang dalam briket arang akan menghasilkan kerapatan yang semakin tinggi. Berdasarkan pernyatan Hendra dan Winarni (2003) bahwa kerapatan juga mempengaruhi keteguhan tekan, lama pembakaran, dan mudah tidaknya pada saat briket akan dinyalakan. Kerapatan terlalu tinggi dapat mengakibatkan briket sulit terbakar, sedangkan briket yang memiliki kerapatan yang tidak terlalu tinggi maka akan memudahkan pembakaran karena semakin besar rongga udara atau celah yang dapat dilalui oleh oksigen dalam proses pembakaran. Briket dengan kerapatan yang terlalu rendah dapat mengakibatkan briket cepat habis dalam pembakaran karena bobot briketnya lebih rendah. Kadar Air Tabel 2 menunjukkan bahwa kadar air semakin meningkat dari perlakuan K1 hingga K5, hal ini disebabkan penambahan ampas teh semakin banyak. Nilai kadar air terendah pada perlakuan K1 yaitu sebesar 2.89% telah Jepang, Amerika dan Indonesia, sedangkan nilai kadar air tertinggi pada perlakuan K5 yaitu 3.90% juga masih memenuhi standar mutu briket buatan Briket dengan kadar air yang tinggi, menyebabkan kualitas briket menurun ketika penyimpanan karena pengaruh mikroba yang mengakibatkan briket mudah berjamur. Kadar air yang tinggi juga dapat menimbulkan asap yang banyak pada saat pembakaran (Riseanggara 2008). Selain itu, rendahnya nilai kadar air akan memudahkan briket dalam penyalaannya dan tidak banyak menimbulkan asap pada saat pembakarannya. Namun, pada penelitian ini sangat dipengaruhi oleh komposisi kimiawi dari bahan yang digunakan dalam pembuatan briket arang. Perbedaan komposisi pada masing - masing perlakuan menghasilkan jumlah pori-pori pada permukaan bahan briket arang yang berbeda, kadar air tertinggi pada perlakuan K5 dimana ampas teh memiliki sifat bahan higroskopis yang lebih tinggi dibandingkan tongkol jagung, hal ini sesuai dengan pernyataan Sudrajat (1984) tingginya kadar air disebabkan oleh sifat briket arang yang bersifat higroskopis, artinya mampu menyerap air dari udara sekelilingnya pada pori-pori arang di permukaan briket arang, selain itu ampas teh masih mengandung komponen-komponen kimia seperti selulosa, lignin, silika dan hemiselulosa. Nilai Kalor Berdasarkan Tabel 2 diperoleh nilai kalor pada K1 sebesar kal/g sebagai nilai kalor tertinggi, dan terjadi penurunan pada perlakuan berikutnya hingga perlakuan K5 yaitu nilai kalor sebesar kal/g. Parameter nilai kalor sangat dipengaruhi oleh parameter kadar air, yaitu jika semakin tinggi kadar air suatu bahan maka nilai kalor akan berkurang. Seperti yang dapat dilihat pada Tabel 2 dimana kadar air terendah terdapat pada perlakuan K1, sedangkan kadar air tertinggi terdapat pada perlakuan K5. Penurunan nilai kalor ini juga dipengaruhi oleh jumlah tongkol jagung semakin sedikit yaitu pada perlakuan K1 dan bahan ampas teh semakin banyak pada perlakuan K5, artinya bahwa komposisi bahan briket arang memberikan pengaruh terhadap nilai kalor yang dihasilkan. Perbedaan jumlah nilai kalor masingmasing perlakuan disebabkan oleh perbedaan akumulasi jumlah nilai kalor yang terkandung pada setiap briket, yang dipengaruhi oleh komposisi bahan penyususn briket bioarang tersebut. Pada perlakuan K1, dimana komposisi bahan pembuat briket yaitu tongkol jagung dan ampas teh (100% : 0%) memiliki nilai kalor tertinggi yaitu kal/g dimana telah Jepang, Amerika dan Indonesia.. Maka semakin bertambah bahan tongkol juagung yang diberikan semakin bertambah pula nilai kalor briket sesuai pertambahan komposisinya, sedangkan nilai kalor terendah adalah pada perlakuan K5 yaitu kal/g dengan komposisi tongkol jagung dan ampas teh (0% : 100%) yang sudah memenuhi standar mutu briket buatan Jepang, Amerika dan Indonesia tetapi belum memenuhi standar mutu briket buatan Inggris. Hal ini sesuai dengan Hartoyo (1983), yang menyatakan bahwa nilai kalor briket yang dihasilkan dipengaruhi oleh nilai kalor atau energi yang dimiliki oleh bahan penyusunnya. Nilai kalor 430

5 sangat menentukan kualitas briket arang. Semakin tinggi nilai kalor bakar briket arang, semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan. Menurut Brades (2008) penerapan nilai kalor bertujuan untuk mengetahui sejauh mana nilai panas pembakaran yang dapat dihasilkan briket arang. Nilai kalor menjadi parameter mutu paling penting bagi briket arang sebagai bahan bakar, sehingga nilai kalor sangat menentukan kualitas briket arang. Apabila nilai kalor bakar arang semakin tinggi, maka akan semakin baik pula kualitas briket arang yang dihasilkan. Kadar abu Tabel 2 menunjukkan kadar abu tertinggi diperoleh pada perlakuan K5 sebesar 4.52% dimana telah memenuhi standar mutu briket buatan Sedangkan kadar abu terendah pada perlakuan K1 yaitu sebesar 2.83% yang juga telah Jepang, Amerika dan Indonesia. Parameter kadar abu dipengaruhi juga oleh parameter kadar air. Seperti yang dapat dilihat pada Tabel 2, yaitu perlakuan K5 memiliki kadar air tertinggi yang mengakibatkan tingginya kadar abu, sedangkan pada perlakuan K1 memiliki kadar air terendah sehingga mengakibatkan rendahnya kadar abu. Perbedaan bahan pada pembuatan briket arang memberikan pengaruh terhadap kadar abu yang dihasilkan. Kadar abu semakin besar jika jumlah tongkol jagung semakin sedikit dan ampas teh semakin banyak. Hal ini karena jumlah silika yang dikandung dari arang ampas teh lebih besar dibandingkan dengan jumlah silika yang dikandung oleh tongkol jagung. Menurut Hendra dan Darmawan (2000), salah satu unsur kadar abu adalah silika dan pengaruhnya kurang baik terhadap kualitas nilai kalor yang dihasilkan. Semakin rendah kadar abu maka semakin baik kualitas nilai kalor briket arang yang dihasilkan. KESIMPULAN 1. Nilai kerapatan briket bioarang yang dibuat dari tongkol jagung dan ampas teh dengan 50:50, 25:75 dan 0:100 secara berurutan adalah g/cm 3, g/cm 3, g/cm 3, 0,404 g/cm 3, dan grcm 3, meskipun belum memenuhi standar mutu yang berlaku namun mendekati standar mutu briket buatan Inggris, Jepang, Amerika dan Indonesia. 2. Nilai kadar air briket bioarang yang dibuat dari tongkol jagung dan ampas teh dengan 50:50, 25:75 dan 0:100 secara berurutan sebesar 2.89%, 3.30, 3.52%, 3.64% dan 3.90%, memenuhi standar mutu briket buatan 3. Nilai kadar abu briket bioarang yang dibuat dari tongkol jagung dan ampas teh dengan 50:50, 25:75 dan 0:100 secara berurutan yaitu 2.83%, 3.35%, 3.62%, 4.12%, dan 4.52% memenuhi standar mutu briket buatan 4. Nilai kalor briket bioarang yang dibuat dari tongkol jagung dan ampas teh dengan 50:50, dan 25:75 secara berurutan yaitu kal/g, kal/g, kal/g, kal/g, memenuhi standar mutu briket buatan Inggris, Jepang, Amerika dan Indonesia, tetapi pada perlakuan perbandingan 0:100 diperoleh nilai kalor kal/g, yang tidak memenuhi standar mutu briket buatan Inggris. 5. Perlakuan perbandingan tongkol jagung dan ampas tahu 100:0 merupakan perlakuan terbaik dalam penelitian ini dengan hasil kadar air 2,89%, kerapatan 0,368 g/cm 3, nilai kalor kal/g, dan kadar abu 2.83%. 6. Peningkatan jumlah tongkol jagung dalam pembuatan briket bioarang maka nilai kalor briket akan meningkat. 7. Peningkatan jumlah ampas teh dalam pembuatan briket bioarang maka kadar air, kadar abu dan kerapatan akan semakin meningkat. DAFTAR PUSTAKA Atkins, P. W., Kimia Fisika Jilid I. Edisi keempat. Penerbit Erlangga. Jakarta. Brades, A. C, Pembuatan Briket Arang Dari Enceng Gondok (Eichorina crasipess Solm) Dengan Sagu Sebagai Pengikat. Hartoyo, Pembuatan Arang dari Briket Arang Secara Sederhana dari Serbuk Gergaji dan Limbah Industri Perkayuan. Bogor, Puslitbang dan Pengembangan Hasil Hutan. Hendra, D dan S. Darmawan, Pengaruh Bahan Baku, Jenis Perekat dan Tekanan Kempa Terhadap Kualitas Briket Arang. Bogor, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. 431

6 Hendra, D dan Winarni,I Sifat Fisis dan Kimia Briket Arang Campuran Limbah Kayu Gergajian dan Sebetan Kayu. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. Himawanto, D. A Pengelohan Limbah Pertanian menjadi Biobriket Sebagai Salah Satu Bahan Bakar Alternatif. Laporan Penelitian. Uns. Surakarta. Lubis, K., Transformasi Mikropori ke Mesopori Cangkang Kelapa Sawit Terhadap Nilai Kalor Bakar Briket Arang Cangkang Kelapa Sawit. Pasca Sarjana, Universitas Sumatera Utara. Medan. Masturin, A Sifat Fisik dan Kimia Briket Arang dari Campuran Arang Limbah Gergajian Kayu. Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Putro, W.D., Karakteristik Biobriket Ampas Teh Pada Berbagai Tingkat Kepadatan Dan Komposisi Campuran Dengan Sekam Padi. Teknik Mesin: Politeknik Negeri Semarang. Semarang. Saragih, I. D Pengaruh Tekanan Pengepresan dan Jenis Perekat Terhadap Mutu Briket Arang Cangkang Kelapa Sawit. Jurusan Kimia FMIPA USU, Medan. Soelaiman, R.J., Perbandingan Karakteristik Antara Briket Briket Berbahan Dasar Sekam Padi Sebagai Energi Terbarukan. Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Jember, Jember. Sudrajat, R., Pengaruh Kerapatan Kayu, Tekanan Pengempa, dan Jenis Perekat Terhadap Sifat Briket Kayu. Jurnal Penelitian Hasil Hutan, Bogor. Triono, A 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). Departemen Hasil Hutan. Fakultas Pertanian. IPB, Bogor. Wijayanti, D.S., Karakteristik Briket Arang Dari Serbuk Gergaji Dengan Penambahan Arang Cangkang Kelapa Sawit. Teknologi Hasil Hutan. Fakultas Pertanian USU. Medan. Winarno, F.G., Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia. Jakarta. 432