METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Energi Biomassa, Program Studi S-1 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta dan di Laboratorium Energi Biomassa, Program Studi S-1 Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada. Waktu pelaksanaan penelitian pada bulan Maret sampai dengan bulan Juli Bahan Penelitian Bahan baku yang akan digunakan pada penelitian ini adalah menggunakan limbah industri pabrik gula yang berupa ampas tebu (bagasse) dan ditambah perekat tepung kanji. Gambar 3.1 Ampas Tebu (Baggase) 3.3. Peralatan Yang Digunakan Pada penelitian ini memiliki 2 jenis peralatan, yaitu dengan menggunakan uji pembakaran dan peralatan pendukung. 23

2 Alat Uji Pembakaran Alat ini digunakan untuk pengujian pembakaran yang terdiri dari : a. Tungku pembakaran Tungku ini digunakan untuk pemanas dan berbentuk balok, pada lapisan dinding dalam diberi lapisan glass mat dan keramik agar dinding luar tungku pyrolyzer tidak panas. Pada tungku pembakaran briket berbentuk silinder berdiameter 145 mm dan tinggi 500 mm, dan menggunakan lapisan keramik dan gas ball untuk menghindari kontak langsung dengan dinding tungku. Gambar 3.2 Tungku Pembakaran b. Wadah Sampel Alat uji yang digunakan yang terbuat dari kawat dengan ukuran mesh 20 yang berbentuk cawan silinder. c. Elemen Pemanas Elemen pemanas yang digunakan berupa kawat nikel dengan panjang bentangan 13 meter dan dilapisi dengan keramik isolator. Isolator tersebut berguna untuk memanaskan tungku dan dipasang dipermukaan luar furnance secara melingkar di permukaan luar furnance bagian bawah sampai tengah untuk memanaskan tungku.

3 25 (a) (b) Gambar 3.3 (a) Isolator Keramik & (b) Elemen Panas d. Thermocontroller Fungsi alat ini yaitu untuk mengontrol temperatur yang terdapat pada suatu benda, bidang atau ruang. Alat ini mampu membaca temperatur sampai 1000 o C. Gambar 3.4 Thermocontroller e. Komputer Komputer berfungsi untuk mengolah data dan merekam hasil pengujian. Komputer yang digunakan menggunakan operating system Windows XP. f. Stopwatch Stopwatch berfungsi untuk mengatahui waktu yang dibutuhkan pada saat pengujian atau proses pembakaran briket limbah ampas tebu (bagasse). g. Thermocouple tipe K

4 26 Alat ini berfungsi untuk mendeteksi atau mengukur suhu melalui melalui dua jenis logam konduktor yang berbeda yang ujungnya digabung sehingga menghasilkan efek thermo-electric. Thermocouple tipe K ini memiliki rentang suhu -200 o C sampai 1250 o C. Thermocouple yang digunakan dilengkapi dengan lapisan pelindung untuk menahan realibity dari thermocouple terhadap suhu yang tinggi. Gambar 3.5 Thermocouple tipe K. h. Timbangan digital Timbangan digital berfungsi untuk menimbang sampel benda kerja dan merekam laju penurunan massa sampel setiap interval waktu 2 detik. Timbangan yang digunakan yaitu timbangan dengan tipe FS-AR 210 dengan tingkat ketelitian 0,0001 grm dan berkapasitas 210 gram. Gambar 3.6 Timbangan Digital.

5 27 i. Rangka Rangka berfungsi untuk memasang timbangan digital. Rangka tersebut terbuat dari kayu yang memiliki ukuran tinggi 200 cm dengan sisi 100 cm x 100 cm, di tengah bagian atas rangka terdapat lubang dengan diameter 15 cm. Gambar 3.7 Rangka. j. Data Akuisisi Data akuisisi adalah alat yang digunakan dalam proses konversi data dalam bentuk fisik menjadi nilai numerik digital yang terbaca dan diolah oleh komputer, dalam hal ini ialah untuk merekam data kenaikan temperatur briket dan temperatur ruang bakar. Dalam penelitian ini data akuisisi yang digunakan ialah Advantech USB-4718 Portable Data Acquisition Module (8-channel Thermocouple Input USB Module) Gambar 3.8 Data Akuisisi

6 28 k. Blender Blender berfungsi sebagai penghalus bahan baku ampas tebu yang nantinya akan digunakan untuk pembuatan briket Gambar 3.9 Blender l. Alat Pengayak Alat pengayak digunakan untuk menyaring sampel briket supaya dihasilkan ukuran yang seragam dan sesuai dengan yang diinginkan yaitu lolos ukuran 20 mesh. Bahan uji yang telah dihancurkan kemudian diayak menggunakan alat pengayak. Setelah di dapatkan bahan uji yang seragam bahan uji kemudian bisa dilakukan proses selanjutnya. Gambar 3.10 Pengayak. m. Alat Pengepres Briket Alat pengepres briket dibuat dengan cara memodifikasi dongkrak hidrolik yang bertekanan maksimal 2 ton dengan diameter 25 mm dan dipasang

7 29 manometer pada saluran pembuangan udara dongkrak yang berfungsi untuk mengukur tekanan pada saat pengepresan. Gambar 3.11 Pengepres Briket. n. Blower Blower digunakan untuk menurunkan suhu tungku pembakaran agar sama dengan suhu ruangan setelah proses pembakaran. Hal ini dilakukan agar prosespengambilan data lebih cepat, apabila tidak menggunakan blower sebagai media pembantu penurunan suhu maka proses pengambilan data akan lebih lama Alat Uji Proksimat a. Oven Gambar 3.12 Blower.

8 30 Oven digunakan untuk membuat sampel briket menjadi kering tanur sehingga dapat diketahui kadar airnya melalui metode pengurangan massa. Oven yang digunakan pada penelitian ini ialah Memmert Universal Oven dengan tipe UN55. Temperatur yang digunakan ialah rentang C. Gambar 3.13 Memmert Universal Oven tipe UN55 b. Furnace Furnace digunakan untuk memanaskan sampel yang akan diuji untuk mengetahui kadar volatile matter dan kadar abu (ash) dengan metode pengurangan massa. Furnace yang digunakan dalam penelitian ini ialah Muffle Furnace FB 1410-M33 Tanur Thermo Scientific dengan kapasitas 6 sampel briket dan temperatur ruang bakar hingga 900 C.

9 31 Gambar 3.14 Muffle Furnace FB 1410-M33 Tanur Thermo Scientific c. Cawan Cawan digunakan untuk meletakkan sampel briket yang akan diuji kadar air didalam oven maupun uji volatile matter & kadar abu (ash) didalam furnace. Gambar 3.15 Cawan

10 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian yang ditunjukkan pada gambar 3.16 : Mulai Pengumpulan bahan limbah padat industri pabrik gula berupa ampas tebu (bagasse) Penghancuran dan pengayakan Pembuatan Spesimen 1. Penimbangan sampel 2. Pencampuran perekat (binder) tepung kanji 3. Pembriketan menggunakan variasi tekanan 200 kg/cm 2, 250 kg/cm 2 dan 300 kg/cm 2 Pengujian Spesimen a. Pengujian menggunakan Metode Thermogravimetry Analysis (TGA). b. Pengujian menggunakan Metode Proksimat c. Temperatur awal pembakaran 27% (suhu lingkungan). d. Hasil pengujian berupa data penguranan Massa dan Kenaikan Temperatur. Pengolahan Data dan Analisis Kesimpulan Selesai Gambar 3.16 Diagram alir penelitian

11 Persiapan Bahan Ampas tebu (bagasse) dikeringkan terlebih dahulu setelah itu dihancurkan menggunakan blinder dan setelah halus kemudian diayak menggunakan ayakan yang manual dengan ukuran mesh 20 agar ukuran sample seragam. Kemudian bahan uji yang sudah diayak ditimbang dengan komposisinya yang rata pada setiap bagian. Pengadukan dilakukan dengan secara merata Pembriketan Ampas tebu (bagasse) dibuat briket dalam silinder menggunakan alat pengepres briket. Gaya tekan pada alat pencetak berasal dari dongkrak hidrolik yang sudah dimodifikasi dengan penambahan pressure gauge sehingga diketahui tekanan pengepresannya. Untuk memperkuat briket maka perlu dilakukan dengan penambahan perekat atau binder. Perekat tersebut dicampur dengan bahan briket hingga tercampur rata. Kondisi perlakuan yang diberikan pada pembriketan yaitu : a. Perekat yang digunakan adalah dari tepung kanji, karena tepung kanji memiliki daya rekat yang kuat dan tidak mudah hancur. b. Pengepresan yang dilakukan menggunakan variasi tekanan 350 kg/cm 2, 400 kg/cm 2 dan 450 kg/cm 2. c. Persentase massa perekat adalah 10%. d. Massa total briket adalah ± 3 gram. e. Perbandingan yang digunakan adalah 3 gram briket dengan 10% perekat Pengambilan data pembakaran Proses pengujian pembakaran briket akan dilakukan dengan metode Thermogravimetry Analysis (TGA). Pengujian pembakaran thermocouple ditempatkan di permukaan bagian atas briket dan diasumsikan pada proses pada pengujian berlangsung temperatur seluruh permukaan sampel uji adalah sama. Thermocouple terdapat dua buah, yaitu untuk mengukur temperatur ruang dan temperatur briket. Setelah keduanya memperoleh data maka dilakukan analisis

12 34 data yaitu data pengurangan massa sampel dan data temperatur sampel, pengolahan data dilakukan menggunakan program Microsoft Excel Pengambilan data Uji Proksimat Proses pengujian Nilai Kalor, Kadar Abu, Kadar Air, Zat Mudah Menguap (Volatile Matter) dan Karbon Terikat (Fixed Carbon) akan dilakukan menggunakan uji Proksimat yang dilaksanakan bertempat di Lab Fakultas Kehutanan Universitas Gajah Mada (UGM).