II. TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Arang Arang adalah residu yang berbentuk padat hasil pada pembakaran kayu pada kondisi terkontrol. Menurut Sudrajat (1983) dalam Sahwalita (2005) proses pengarangan adalah pembakaran kayu dengan udara terbatas, dan dapat menghasilkan arang, ter, asam asetat, alkohol kayu, dan gas kayu (CO 2, CH 4, CO, dan H 2 ). Pada pembuatan arang tradisional, keluarnya asap selama pembakaran berlangsung perlu diawasi agar kayu tidak menjadi abu, asap yang keluar dilihat dari jumlah dan warna, jika asap yang tebal dan warna yang merah maka proses pengarangan berjalan dengan baik, sedangkan jika asap tipis menunjukkan pembakaran besar dan proses pengarangan kurang baik. Menurut Gusmailina, dkk (2002) proses pengarangan terdiri dari empat tahap yaitu: 1. Pada suhu C terjadi penguapan air dan sampai suhu C mulai terjadi peruraian selulosa. Destilat mengandung asam organik dan sedikit metanol. Asam cuka terbentuk pada suhu C. 2. Pada suhu C reaksi eksotermik berlangsung dimana terjadi peruraian selulosa secara intensif menjadi larutan piroglinat, gas kayu dan sedikit ter. Asam piriglinat merupakan asam organik dengan titik tindih rendah seperti asam cuka dan metanol sedang gas kayu terdiri dari CO dan CO Pada suhu C, terjadi peruraian lignin, dihasilkan lebih banyak ter sedangkan larutan piroglinat menurun. Gas CO 2 menurun sedangkan gas CH 4, CO, dan H 2 meningkat.

2 4. Pada suhu C merupakan tahap pemurnian arang atau peningkatan kadar karbon. 2.2 Briket Arang Menurut Pari (2003) briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut menjadi bentuk briket (penampilan yang khusus dan lebih menarik) yang dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari. Pembuatan briket arang dari limbah industri pengolahan kayu dengan cara penambahan perekat tapioka, di mana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk, dicampur perekat, dicetak (kempa dingin) dengan sistem hidraulik manual selanjutnya dikeringkan. Beberapa briket seperti briket dari serbuk gergaji dan sekam serta kotoran ternak merupakan briket yang tanpa pengarangan. Sifat fisik dari briket ini tidak kompak, tidak keras, dan tidak padat (Prawiroadmodjo dan Armando, 2005) Jenis dan Sifat Briket Arang Menurut Sukandarrumidi (1995) dikenal 2 jenis briket yaitu, tipe Yontan (silinder) untuk keperluan rumah tangga. Berbentuk silinder dengan garis tengah 150 mm, tinggi 142 mm, berat 3,5 kg dan mempunyai lubang-lubang sebanyak 22 lubang dan tipe Egg (telor) untuk keperluan industri dan rumah tangga. Jenis ini mempunyai lebar mm, panjang mm, dan tebal mm. Sukandarrumidi (1995) mengatakan bahwa sifat briket yang baik adalah tidak berasap dan tidak berbau pada saat pembakaran, tidak mudah pecah waktu diangkat, mempunyai suhu pembakaran yang tetap (± C) dalam jangka waktu yang cukup panjang (8-10 jam), setelah pembakaran masih mempunyai kekuatan tertentu sehingga mudah untuk dikeluarkan dari dalam tungku masak

3 atau dipindahkan ke tempat lain dan gas hasil pembakaran tidak mengandung gas karbon monoksida yang tinggi Parameter di dalam Pembuatan Briket Arang Menurut Sukandarrumidi (2006) beberapa parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan briket adalah: 1. Ukuran butir, makin kecil ukuran butir bahan yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan briket, akan makin kuat daya rekat antar butir, apabila telah ditambahkan bahan perekat. 2. Tekanan mesin pencetak, diusahakan agar briket yang dihasilkan kompak, tidak rapuh dan tidak mudah pecah apabila dipindah-pindah. Di samping itu diusahakan masih terdapat pori-pori yang memungkinkan udara (dalam hal ini oksigen) masih ada di dalamnya. Keberadaan oksigen dalam briket sangat penting karena akan mempermudah proses pembakaran. 3. Kandungan air, akan berpengaruh pada nilai kalor yang dihasilkan. Apabila kandungan airnya tinggi, maka kalori yang dihasilkan briket sebagian kalori akan dipergunakan lebih dahulu untuk menguapkan air yang terdapat dalam briket. Akibatnya, sebagian kalor yang dihasilkan oleh briket, terpaksa sebagian dipakai untuk menguapkan air. Kalori sisa, baru dapat dimanfaatkan sebagai penghasil panas, baik dengan cara pemanasan kontak langsung ataupun cara pemanasan kontak tidak langsung Pembuatan Briket Arang Ada beberapa tahap penting yang perlu dilalui di dalam pembuatan arang briket yaitu, pembuatan serbuk arang, pencampuran serbuk arang dengan perekat, pengempaan, dan pengeringan (Suryani, 1986 dalam Rustini, 2004).

4 1. Pembuatan Serbuk Arang Arang harus cukup halus untuk dapat membuat briket yang baik. Ukuran partikel arang yang terlalu besar akan sukar pada waktu dilakukan perekatan, sehingga mengurangi keteguhan tekanan tekan briket arang yang dihasilkan. Sebaiknya partikel arang mempunyai ukuran mesh. Dalam penggunaan ukuran serbuk arang diperoleh kecenderungan bahwa makin kecil ukuran serbuk makin tinggi pula kerapatan dan keteguhan tekan briket arang. 2. Pencampuran Serbuk Arang dengan Perekat Tujuan pencampuran serbuk arang dengan perekat adalah untuk memberikan lapisan tipis dari perekat pada permukaan partikel arang. Tahap ini merupakan tahap penting dan menentukan mutu arang briket yang dihasilkan. Campuran yang dibuat tergantung pada ukuran serbuk arang, macam perekat, jumlah perekat, dan tekanan pengempaan yang dilakukan. Proses perekatan yang baik ditentukan oleh hasil pencampuran bahan perekat yang dipengaruhi oleh bekerjanya alat pengaduk (mixer), komposisi bahan perekat yang tepat dan ukuran pencampurannya. 3. Pengempaan Pengempaan pembuatan briket arang dapat dilakukan dengan alat pengepres tipe compression atau extrussion. Tekanan yang diberikan untuk pembuatan briket arang dibedakan menjadi dua cara, yaitu melampui batas elastisitas bahan baku sehingga struktur sel akan runtuh dan belum melampui batas elastisitas bahan baku. Pada umumnya, semakin tinggi tekanan yang diberikan akan memberi kecenderungan menghasilkan briket arang dengan kerapatan dan keteguhan tekan yang semakin tinggi pula.

5 4. Pengeringan Briket yang dihasilkan setelah pengempaan masih mengandung air yang cukup tinggi (sekitar 50%). Oleh sebab itu perlu dilakukan pengeringan yang dapat dilakukan dengan berbagai macam alat pengering seperti kiln, oven, atau penjemuran dengan menggunakan sinar matahari. Suhu pengeringan yang umum dilakukan adalah sebesar 60 0 C selama 24 jam dengan menggunakan oven. Tujuan pengerinagn adalah agar arang menjadi kering dan kadar airnya dapat disesuaikan dengan ketentuan kadar air briket arang yang berlaku Keuntungan dan Kelemahan Briket Bahan bakar briket arang cocok digunakan oleh pedagang atau pengusaha yang memerlukan pembakaran terus-menerus dalam jangka waktu yang cukup lama. Briket pemakaiannya dengan menggunakan tungku/ kompor sekam, keuntungan-keuntungan briket menurut Adan (1998) antara lain, biayanya lebih murah dibandingkan dengan minyak atau arang kayu, briket arang memiliki masa bakar yang jauh lebih lama, penggunaan briket relatif lebih aman, briket mudah disimpan dan dipindah-pindahkan, tidak perlu berkali-kali mengipasi atau menambah dengan bahan bakar yang baru. Kelemahan briket menurut Prawiroadmodjo dan Armando (2005) adalah walaupun panas sekali, tetapi pijar api tidak mudah terlihat serta tidak dapat dimatikan dengan cepat Sludge Menurut Hammer (1977) dalam Hastutik (2006) sludge (Gambar 1) merupakan limbah padat pabrik kertas yang terdiri dari padatan 90% dan air 10% yang didapat dari proses pengendapan pada Instalasi Pengolahan Air Limbah

6 (IPAL). Selain itu limbah padat kertas juga menghasilkan sludge sekunder yang merupakan hasil sampingan dari (biological aeration) pengendapan air limbah yakni dengan penambahan mikroorganisme untuk menetralisir bahan kimia yang terkandung pada air limbah sebelum dialirkan, sludge sekunder tersusun dari bahan baku pulp yang mengandung mikroorganisme sebagai efek dari biological aeration, limbah padat kertas juga menghasilkan pith yang berupa bahan dari proses depething plant yaitu pemisahan secara mekanik bahan baku pulp yaitu bahan serat dan bahan bukan serat. Gambar 1 Sludge. Selama ini buangan sludge merupakan masalah yang besar bagi industri kertas pada umumnya. Adanya sludge membuat perusahaan mengeluarkan biaya yang lebih untuk memasukkannya ke dalam landfill. Sludge juga selama ini digunakan bagi perusahaan sebagai bahan bakar, tetapi dengan membakar sludge sebagai bahan bakar bukan pilihan yang ekonomis karena nilai kalor yang dihasilkan dari sludge yang masih basah sangatlah kecil. Untuk membuat bahan bakar haruslah dikeluarkan air hingga 60% dan ini membutuhkan energi yang cukup besar (Cathie dan Guest, 1991). Di Indonesia produksi limbah padat sludge cukuplah berlimpah. Hal ini merupakan potensi yang besar bila dijadikan sebagai bahan bakar alternatif.

7 Sebagai contoh P.T. Pindo Deli Pulp dan Kertas menghasilkan hingga ton/bulan sludge kertas yang dikumpulkan pada Belt Press, sludge ini akan dibuat sebagai bahan bakar boiler. Sludge kering memiliki nilai kalor kkal/kg, sehingga sebanyak 89 ton sludge kering sama nilainya dengan 223 ton sludge basah (kandungan air dalam lumpur 60%) (P.T. Pindo Deli Pulp dan Kertas, 2006). Dengan pemanfaatan limbah padat tersebut berarti memanfaatkan energi yang ada pada bahan tersebut sekaligus mencegah pencemaran lingkungan hidup Perekat Tapioka Penambahan perekat dalam pembuatan briket bertujuan agar partikel saling berikatan dan tidak mudah hancur. Ditinjau dari jenis perekat yang digunakan, briket dapat dibagi menjadi: 1. Briket yang sedikit atau tidak mengelurakan asap pada saat pembakaran. Jenis perekat ini tergolong ke dalam perekat yang mengandung banyak zat pati. 2. Briket yang banyak mengeluarkan asap pada saat pembakaran. Jenis perekat ini tahan terhadap kelembaban tetapi selama pembakaran menghasilkan asap. Perekat dari zat pati, dekstrin, dan tepung jagung cenderung sedikit atau tidak berasap, sedangkan perekat dari bahan ter, pith, dan molase cenderung lebih banyak menghasilkan asap (Hartoyo dan Roliadi, 1978 dalam Triono, 2006). Salah satu sifat pati adalah tidak larut dalam air dingin, karena molekulnya berantai lurus atau bercabang tidak berpasangan, sehingga membentuk jaringan yang mempersatukan granula pati. Selain itu, kesulitan dalam penggunaan pati adalah selain pemasakannya memakan waktu yang cukup lama (Alfrianti, 2004).

8 Menurut Hartomo et al (1992) keuntungan perekat kanji adalah perekat yang serbaguna, setting pada suhu kamar, cepat lekat, sedangkan kelemahannya adalah tidak tahan cuaca, lembab atau perubahan suhu. Bila basah akan cepat rusak oleh organisme. Menurut Sulistyanto (2006) perekat pati (tapioka) dikelompokkan sebagai perekat alam dengan perekat dasar karbohidrat. Keuntungan penggunaan perekat pati aatara lain, harga lebih murah, mudah pemakaiaannya, dapat menghasilkan kekuatan rekat kering yang tinggi. Selain itu perekat pati juga memiliki kelemahan seperti, ketahanan terhadap air yang rendah untuk perekatan awal sehingga bersifat sementara (dalam kayu lapis), mudah diserang jamur, bakteri dan binatang pemakan pati. Perekat pati dalam bentuk cair sebagai bahan perekat yang digunakan dalam briket arang menghasilkan briket arang yang bernilai rendah dalam hal kerapatan, keteguhan tekan, kadar abu dan zat mudah menguap, tetapi akan lebih tinggi dalam hal kadar air, karbon terikat, dan nilai kalornya apabila dibandingkan dengan briket arang yang menggunakan perekat molase atau tetes tebu (Sudradjat, 1983 dalam Sudradjat et al, 2006). 2.5 Tempurung Kelapa Tanaman kelapa adalah tanaman berkeping satu yang termasuk dalam famili Palmae. Sebagian besar tumbuh di daerah antara 10 0 LU-10 0 LS pada ketinggian sampai 500 m dari permukaan laut dengan kisaran suhu 24 0 C dan sinar matahari yang banyak (Suryani, 1986 dalam Rustini, 2004). Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kelapa yang cukup besar. Jumlah produksi kelapa dari tahun 2000 sampai 2003 tersaji pada Tabel 1.

9 Tabel 1 Produksi Kelapa Indonesia menurut Daerah Produksi Utama, Daerah Produksi Utama Rata-rata (ribu ton) Riau 461,913 Jawa Tengah 220,509 Jawa Timur 257,741 Sulawesi Utara 263,109 Sulawesi Tengah 187,432 Daerah lainnya 1,604,117 Total Indonesia 2,994,822 Sumber: Statistik Pusat Perkebunan Kelapa dalam Muslim (2006) Kelapa merupakan tanaman yang dapat dimanfaatkan dari mulai batang, daun, serabut, bunga sampai dengan buah dan tempurungnya. Tempurung kelapa merupakan bagian yang melapisi buah kelapa. Tempurung kelapa memiliki komposisi kimia mirip dengan kayu, mengandung lignin, pentosa, dan selulosa. Tempurung kelapa dalam penggunaannya biasanya digunakan sebagai bahan pokok pembuatan arang dan arang aktif, hal tersebut dikarenakan tempurung kelapa merupakan bahan yang dapat menghasilkan kalor sekitar kka/kg. Selain memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, tempurung kelapa juga cukup baik untuk bahan arang aktif (Anonim, 1982 dalam Joseph dan Kindangen, 1993 diacu dalam Triyono, 2006) Nilai Rata-Rata Sifat Fisik dan Kimia Briket Arang Telah banyak penggunaan tempurung kelapa yang dipakai sebagai bahan peningkatan kualitas briket arang dari beberapa bahan yang telah dilakukan penelitian-penelitian sebelumnya seperti yang tersaji pada Tabel 2.

10 Tabel 2 Nilai Rata-rata Sifat Fisik dan Kimia Briket Arang dari Penelitian Sebelumnya N Sifat fisik Komposisi Bahan o dan kimia Kadar Air (%) 2 Kadar Abu (%) Kadar zat menguap (%) Kadar zat terikat (%) Kerapatan (g/cm 3 ) Keteguhan tekan (kg/cm 2 ) Nilai kalor (kal/g) Keterangan: 1= 100% serbuk gergajian kayu (Hendra dan Darmawan, 2000) 2= 90% serbuk gergajian kayu dan 10% t.kelapa 3=85% serbuk gergajian kayu dan 15% t.kelapa 4=80% serbuk gergajian kayu dan 20% t.kelapa 5=100% serbuk gergajian kayu pinus (Rustini, 2004) 6=90% serbuk gergajian kayu pinus dan 10% t.kelapa 7=85% serbuk gergajian kayu pinus dan 15% t.kelapa 8=80% serbuk gergajian kayu pinus dan 20% t.kelapa 9=75% serbuk gergajian kayu pinus dan 25% t.kelapa