PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN ECENG GONDOK DAN TEMPURUNG KELAPA SERTA VARIASI KADAR PEREKAT TAPIOKA TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN ECENG GONDOK DAN TEMPURUNG KELAPA SERTA VARIASI KADAR PEREKAT TAPIOKA TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET SKRIPSI Oleh MELIZA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER2015 5

2 PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN ECENG GONDOK DAN TEMPURUNG KELAPA SERTA VARIASI KADAR PEREKAT TAPIOKA TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET SKRIPSI Oleh MELIZA SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER2015 6

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN ECENG GONDOK DAN TEMPURUNG KELAPA SERTA VARIASI KADAR PEREKAT TAPIOKA 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 diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai aturan yang berlaku. Medan, 07 Oktober 2015 Meliza NIM i

4 PENGESAHAN Skripsi dengan judul : PENGARUH VARIASI PERBANDINGAN ECENG GONDOK DAN TEMPURUNG KELAPA SERTA VARIASI KADAR PEREKAT TAPIOKA TERHADAP KARAKTERISTIK BRIKET dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 07 Oktober 2015 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas teknik. ii

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok dan Tempurung Kelapa serta Variasi Kadar Perekat Tapioka 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 terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Siselaku Dosen Pembimbing I yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik. 2. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Siselaku Dosen Pembimbing II dan ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, yang telah memberikan masukan dalam penulisan skripsi ini. 3. 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. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, selaku Koordinator Penelitian. iii

6 Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, 07 Oktober 2015 Penulis Meliza 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 kami ini tunjukan juga untuk keluarga, serta teman-teman teknik kimia ekstensi stambuk v

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Meliza NIM : Tempat/tgl lahir : Medan, 23 Mei 1991 Nama orang tua : Ahmad Alamat orang tua : Jl.Letda Sujono Gg. Sepakat No. 06 Medan Asal Sekolah: SD Negeri Medan tahun SMP Negeri 17 Medan tahun SMA Prayatna Medan tahun Pendidikan Teknologi Kimia Industri Beasiswa yang pernah diperoleh: Beasiswa Pusdiklat Kementerian Perindustrian tahun Pengalaman Organisasi : BKI PTKI periode BKM PTKI periode Asisten Lab PIK PTKI tahun Artikel yang telah dipublikasikan: Pengaruh Konsentrasi Kalsium Nitrat Terhadap Berat Sarung Tangan Pada Unit Coagulant Tank di PT. Medisafe Technologies Tanjung Morawa. Jurnal Teknik Kimia Usu, dengan judul Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Karakteristik Briket 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 mengetahui karakteristik dari briket yang meliputi nilai kalor, kadar abu, kadar air, kadar zat volatil, kerapatan, laju pembakaran, kuat tekan serta untuk mengetahui perbandingan yang sesuai dari campuran eceng gondok dan tempurung kelapa dengan variasi perekat tapioka. Perbandingan antara eceng gondok dan tempurung kelapa pada penelitian ini yaitu : 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 dengan variasi perekat tapioka sebesar 5%, 10% dan 15% dari 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 ideal diperoleh pada campuran eceng gondok dan tempurung kelapa pada perbandingan 1:4 dengan kadar perekat tapioka 10% yaitu dengan nilai kalor 6.879,5965 kal/gr, kadar abu 9,7181%, kadar air 1,3745%, kadar zat volatil 14,8141%, nilai kerapatan 0,9836 gr/cm 3, laju pembakaran 3,08x10-3 gr/detik dan kuat tekan 18,4006 gr/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 vii

10 ABSTRACT The availability of unrenewableenergy 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 research is to know the characteristics of briquettes which include ash content, moisture content, volatile matter content, heating value, density, burning rate and compression pressure. Furthermore is to know proper ratio to mix water hyacinth and coconut shell with variation tapioca gluten.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 tapioca gluten 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 tapioca gluten 10% such as ash content 9,7181%, moisture content 1,3745%, volatile matter content 14,8141%, heating value 6.879,5965 cal/gr, density 0,9836 gr/cm 3, burning rate 3,08x10-3 gr/second and compression pressure 18,4006 gr/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 viii

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIHAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI v RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii DAFTAR ISI ix DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xv DAFTAR LAMPIRAN xvi DAFTAR SINGKATAN xviii DAFTAR SIMBOL xix BABI PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ENERGI BIOMASSA ECENG GONDOK TEMPURUNG KELAPA BIOARANG DAN BRIKET Bioarang Briket KARBONISASI 17 ix

12 BAHAN PEREKAT PENCAMPURAN BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI PENELITIAN BAHAN DAN ALAT Bahan Alat RANCANGAN PENELITIAN PROSEDUR PERCOBAAN Prosedur Pembuatan Arang Prosedur Pembuatan Briket Prosedur Analisa Proximate Pengujian Kadar Abu Pengujian Kadar Air Pengujian Kadar Zat Volatil Pengujian Nilai Kalor Prosedur Pengujian Kerapatan Prosedur Analisa Uji Eksperimental Untuk Laju Pembakaran Prosedur Uji Tekan FLOWCHART PERCOBAAN Flowchart Pembuatan Arang Flowchart Pembuatan Briket Flowchart Analisa Proximate Flowchart Pengujian Kadar Abu Flowchart Pengujian Kadar Air Flowchart Pengujian Kadar Zat Volatil Flowchart Pengujian Nilai Kalor Flowchart Uji Kerapatan Flowchart Uji Eksperimental Untuk laju Pembakaran Flowchart Uji Tekan FLOWCHART PENELITIAN 38 x

13 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN BRIKET YANG DIPEROLEH KADAR ABU KADAR AIR KADAR ZAT VOLATIL NILAI KALOR KERAPATAN LAJU PEMBAKARAN KUAT TEKAN ANALISI EKONOMI BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 56 DAFTAR PUSTAKA 57 LAMPIRAN 60 xi

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Eceng Gondok 9 Gambar 2.2 Tempurung Kelapa 11 Gambar 2.3 Briket 14 Gambar 2.4 Tepung Tapioka 20 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Arang 30 Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Briket 30 Gambar 3.3 Flowchart Pengujian Kadar Abu 32 Gambar 3.4 Flowchart Pengujian Kadar Air 33 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Flowchart Pengujian Kadar Zat Volatil Flowchart Pengujian Nilai kalor Gambar 3.7 Flowchart Pengujian Kerapatan 35 Gambar 3.8 Flowchart Analisa Uji Eksperimental Untuk laju 36 Pembakaran Gambar 3.9 Flowchart Pengujian Tekanan Briket 37 Gambar 3.10 Flowchart Penelitian 38 Gambar 4.1 Gambar 4.1.a Gambar 4.1.b Briket Hasil Penelitian Briket Dengan Perekat 5% Briket Dengan Perekat 10% Dan 15% Gambar 4.2 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Kadar Abu 40 Gambar 4.3 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Kadar Air 42 Gambar 4.4 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Kadar Zat Volatil 44 xii

15 Gambar 4.5 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Kadar Nilai Kalor 45 Gambar 4.6 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Kerapatan 47 Gambar 4.7 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Laju Pembakaran 49 Gambar 4.8 Pengaruh Variasi Perbandingan Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa Serta Variasi Kadar Perekat Tapioka Terhadap Kuat Tekan 50 Gambar L3.1 Eceng Gondok Yang Telah Dikeringkan 68 Gambar L3.2 Tempurung Kelapa Yang Telah Dikeringkan 68 Gambar L3.3 Eceng Gondok Hasil Karonisasi 68 Gambar L3.4 Tempurung Kelapa Hasil Karbonisasi 68 Gambar L3.5 Penggilingan Tempurung Kelapa 69 Gambar L3.6 Screening Dengan Vibrator 69 Gambar L3.7 Arang Hasil Ayakan 69 Gambar L3.8 Perekat Tapioka 70 Gambar L3.9 Pencampuran Arang Dengan Perekat 70 Gambar L3.10 Pencetakan Briket 70 Gambar L3.11 Pengempaan Briket 70 Gambar L3.12 Penggeringan Briket 71 Gambar L3.13 Briket Yang Diperoleh 71 Gambar L3.14 Penimbangan Sampel 71 Gambar L3.15 Pemanasan Dengan Furnace 71 Gambar L3.16 Pendinginan Dalam Desikator 72 Gambar L3.17 Penimbangan Sampel Setelah Dipanaskan 72 Gambar L3.18 Penimbangan Sampel 72 Gambar L3.19 Pemanasan Dengan Oven 72 Gambar L3.20 Pendinginan Dalam Desikator 73 xiii

16 Gambar L3.21 Penimbangan Sampel yang Telah Dikeringkan 73 Gambar L3.22 Penimbangan Sampel 73 Gambar L3.23 Pemanasan Pada Furnace 73 Gambar L3.24 Pendinginan Dalam Desikator 74 Gambar L3.25 Gambar L3.26 Penimbangan sampel Setelah Dipanaskan Bomb Calorimeter Gambar L3.27 Penimbangan Briket 75 Gambar L3.28 Pengukuran Dimensi 75 Gambar L3.29 Penimbangan Sampel 75 Gambar L3.30 Pembakaran Briket 75 Gambar L3.31 Penekanan Briket 76 Gambar L3.32 Hasil Penekanan 76 Gambar L4.1 Furnace 77 Gambar L4.2 Hammer Mill 77 Gambar L4.3 Screening 78 Gambar L4.4 Neraca Analitis 78 Gambar L4.5 Tensile Test 79 Gambar L4.6 Oven 79 Gambar L4.7 Bomb Calorimeter 80 xiv

17 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Variasi Kadar Perekat Tapioka Dengan Perbandingan Bahan Baku Eceng Gondok Dan Tempurung Kelapa 5 Table 2.1 Kandungan Kimia Eceng Gondok Segar 9 Table 2.2 Kandungan Kimia Eceng Gondok Kering 9 Tabel 2.3 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa 11 Tabel 2.4 Perbandingan Sifat Antara Tempurung Kelapa dan Arangnya 12 Table 2.5 Standar Mutu Briket 17 Table 2.6 Daftar Analisa Bahan Perekat 20 Tabel 2.7 Komposisi Kimia Tapioka 21 Tabel 3.1 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Rancangan Penelitian Perhitungan Biaya Bahan Baku Waktu Karbonisasi Perhitungan Kebutuhan Listrik Tabel L1.1 Data Hasil Analisa Kadar Abu Briket 60 Tabel L1.2 Data Hasil Analisa Kadar Air Briket 60 Tabel L1.3 Tabel L1.4 Data Hasil Analisa Kadar Zat Volatil Briket Data Hasil Analisa Nilai Kalor Briket Tabel L1.5 Data Hasil Analisa Nilai Kerapatan Briket 62 Tabel L1.6 Data Hasil Analisa Laju Pembakaran Briket 62 Tabel L1.7 Data Hasil Analisa Kuat Tekan Briket 63 xv

18 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN 60 L1.1 Kadar Abu 60 L1.2 Kadar Air 60 L1.3 L1.4 Kadar Zat Volatil Nilai Kalor L1.5 Kerapatan 62 L1.6 Laju Pembakaran 62 L1.7 Kuat Tekan 63 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 64 L2.1 Perhitungan Uji Kadar Abu Briket 64 L2.2 Perhitungan Uji Kadar Air Briket 64 L2.3 Perhitungan Uji Kadar Zat Volatil Briket 65 L2.4 Perhitungan Uji Kerapatan Briket 66 L2.5 Perhitungan Uji Laju Pembakaran Briket 64 L2.6 Perhitungan Uji Kuat Tekan Briket 67 LAMPIRAN 3 GAMBAR PENELITIAN 68 L3.1 Penyiapan Dan Karbonisasi Bahan Baku 68 L3.2 Pembuatan Briket 70 L3.3 Analisis Karakteristik Kualitas Briket 71 L3.3.1 Pengujian Kadar Abu L3.3.2 Pengujian Kadar Air L3.3.3 Pengujian Kadar Zat Volatil L3.3.4 Pengujian Nilai Kalor L3.3.5 Pengujian Kerapatan L3.3.6 Pengujian Laju Pembakaran L3.3.7 Pengujian Kuat Tekan LAMPIRAN 4 SPESIFIKASI PERALATAN 77 L4.1 Furnace 77 L4.2 Hammer Mill 77 xvi

19 L4.3 Screening 78 L4.4 Neraca Analitis 78 L4.5 Tensile Test 79 L4.6 Oven 79 L4.7 Bomb Calorimeter 80 xvii

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

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