OPTIMALISASI SEKAM PADI SEBAGAI ALTERNATIF BAHAN BAKAR GEL YANG RAMAH LINGKUNGAN OPTIMALIZED RICE HUSK FOR ALTERNATIVE ENVIROMENTAL BIOFUEL Rini Kartika Dewi, Boediyanto Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional Malang Jl. Bendungan Sigura-gura no. 2 Malang, Telp 0341-551431 Email: rinikd@yahoo.co.id Abstrak Pengembangan bioetanol gel dengan jenis dan karakteristik yang baru sangat penting untuk terus dikembangkan, dikarenakan masih banyak bahan bakar yang tidak renewable dan mempunyai dampak lingkungan. Penelitian ini mempunyai tujuan untuk mengoptimalkan bioetanol gel dari biomassa sekam padi dengan menambahkan jenis bahan pengental tertentu sebagai alternatif proses bioetanol gel yang efektif dan ramah lingkungan. Hal ini dikarenakan sekam padi merupakan salah satu limbah yang dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi dan banyak dijumpai di kota Malang. Dengan variasi berat bahan pengental asam stearat yang kami lakukan, hasil yang didapatkan adalah berat asam stearat 4 % dengan nilai kalor sebesar 8392,10 kkal/kg dan nilai emisi gas CO sebesar 0.009 % Kata kunci : Bahan Bakar, Bioetanol Gel, Sekam Padi Abstract The development of bioethanol gel with new types and characteristics is very important to continue to be developed, because there are still a lot of fuel is not renewable and have environmental impacts. This study has the objective to optimize bio-ethanol gel from rice husk biomass by adding certain types of thickening as an alternative to bioethanol gel process effective and environmentally friendly. This is because rice husk is one of the waste that can be used as an alternative energy with a fairly high cellulose content and are often found in the city of Malang. With the variation gelling agent of Stearic Acid, which we did, the result obtained is 4% by weight of stearic acid with a calorific value of 8392.10 kcal / kg and the value of CO gas emissions amounted to 0.009% Keywords: Fuel, Ethanol Gel, Rice Husk Pendahuluan Bahan bakar padat parafin selama ini telah banyak digunakan oleh tentara yang sedang bertugas di hutan, para pecinta alam, dan sekarang sudah banyak juga di gunakan sebagai pengganti spiritus cair. Bahan bakar ini mudah dibawa dan tidak menimbulkan polusi di udara. Bioetanol merupakan salah satu jenis bahan bakar yang berpeluang untuk dijadikan bahan bakar alternatif (bioethanol gel), karena pada pembakaran tidak menimbulkan jelaga,tidak menimbulkan emisi gas beracun dan yang paling penting sifatnya yang terbarukan. Saat ini telah banyak inovasi dalam energi terbarukan, khususnya yang berbahan dasar bioetanol. Namun karena fase cair dari bioetanol sendiri dan sifat volatilitasnya yang tinggi mengakibatkan sulitnya dalam pengemasan dan cairan yang rawan tumpah. Mengingat sifat dari bioetanol yang mudah terbakar diperlukan perhatian yang khusus untuk C - 74
menanggulangi hal ini. Sehingga banyak peneliti melakukan riset dengan mencoba berbagai bahan baku biomassa yang dapat diolah menjadi bioetanol sebagai bahan bakar padat alternatif. Berdasarkan penelitian terdahulu seperti Islam Nur Jannatul Akhiroh, dkk (2015) mengenai Nisbah Katalis Natrium Carboxymethylcellulose (Na CMC), Asam Stearat dan Bioetanol Terhadap Karakteristik Pembuatan Bioetanol Padat Dari Molases bahwa bioetanol padat yang terbaik adalah dengan memakai katalis Na CMC dan asam stearat menghasilkan nilai kalor sebesar 6049,633 kal/gr sedangkan Almira Nugroho (2016) tentang pembuatan gel etanol dengan menggunakan bahan pengental Carboxymethycellulose (CMC) mengatakan bahwa formula yang terbaik pada pembakaran gel etaqnol dengan konsentrasi etanol 90 % dan penambahan CMC 1.8 gram dengan viskositas sebesar 17434 cp serta residu pembakaran 29.44 % dan nilai kalor 11.751 J/gr. Penelitian ini dimaksudkan untuk menghasilkan bioetanol gel sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan dengan variasi bahan pengental dari asam stearat. Bahan dan Metode Penelitian Di dalam penelitian ini variabel tetap antara lain: Waktu pencampuran 20 menit, dan Konsentrasi bioetanol: 85 % sedangkan untuk variabel berubah antara lain: Berat bahan pengental : 2,5%; 3%; 3,5%; 4%; 5% berat bioetanol Alat dan bahan Alat yang digunakan yaitu: - Hotplate - Magnetic Stirrer - Pipet tetes - Pipet volume - Gelas ukur - Bomb Calorimeter - Gas Analyzer Bahan-bahan yang digunakan : - Bioetanol - Carboxl Methyl Cellulose - Asam Stearat - NaOH - Etanol - Metanol - Aquadest Metode Penelitian a. Tahap persiapan penimbangan asam stearat - Menimbang asam stearat yang akan divariasikan sebesar 2,5% dari berat bioethanol yang digunakan. - Melakukan hal yang sama untuk variasi 3% ;3,5% ; 4% ; 4,5%. b. Tahap persiapan pembuatan larutan NaOH 1 N - Menimbang NaOH padatan sesuai perhitungan. - Membuat larutan NaOH 1 N dari NaOH yang telah ditimbang. C - 75
- Mengencerkan larutan NaOH tersebut kedalam labu ukur - Mengencerkan menggunakan aquadest hingga tanda batas. c. Tahap persiapan larutan Carboxy Methyl Cellulose (CMC) - Menimbang CMC padatan sesuai perhitungan. - Mengencerkan larutan CMC dengan air sebesar 8% berat bioetanol yang digunakan d. Tahap pembuatan bioetanol gel - Memasukkan bahan pengental yang telah ditimbang ke dalam beaker glass - Menambahkan bioethanol sesuai variable kedalam beaker glass yang berisi bahan pengental - Menambahkan aquadest sebanyak 10% dari jumlah bioetanol - Diaduk dengan menggunakan hot plate magnetic stirer sampai tercampur merata e. Analisa Nilai Kalor - Memasukan gel bioethanol kedalam wadah sampel bomb kalorimeter - Menutup rapat bomb kalorimeter - Memompa oksigen kedalam bomb - Mengisi alat kalorimeter dengan air pendingin hingga tanda batas - Memasukan bomb kedalam alat kalorimeter dan menutup alat - Menjalankan alat bomb kalorimeter - Mencatat hasil nilai analisa bomb kalorimeter - Mencatat waktu nyala dan mengamati warna nyala api - Menimbang bobot akhir sisa residu f. Analisa Uji Emisi - Menyiapkan alat Gas Analyzer didalam saluran pembuangan gas hasil pembakaran bioethanol gel - Menghubungkan alat Gas Analyzer ke sumber listik kemudian menunggu hingga ±6 menit untuk proses pemanasan alat - Setelah indikator alat menunjukkan tulisan Gas Ready, Memasukan exhaust probe ke dalam saluran pembuangan gas hasil pembakaran - Mengamati pembacaan gas CO,HC,CO 2 dan O 2 atau gas lain bila ada dari hasil pembakaran - Mencetak hasil pengukuran dengan menekan tombol Print - Menghentikan proses pengukuran dengan melepas exhaust probe dari saluran pembuangan dan menekan tombol Esc - Menekan tombol Zero untuk membuang gas bekas yang masuk didalam alat - Melakukan pengujian dengan cara yang sama dengan bioethanol gel hasil variabel yang berbeda C - 76
Hasil dan Pembahasan Gambar 1. Hasil Bioetanol Gel Dari Sekam Padi Nilai Kalor Penentuan nilai kalor dilakukan agar peneliti dapat mengetahui seberapa besar nilai energi pembakaran yang terkandung dalam bahan bakar. Peralatan yang digunakan untuk melakukan analisa nilai kalor adalah menggunakan peralatan yang disebut dengan Adiabatic Bomb Calorimeter. Berdasarkan dari Robinson (2006) bahan yang akan dianalisa nilai energinya dilakukan pembakaran pada peralatan Bomb Calorimeter dan kemudian dilakukan pendinginan sampai temperaturnya berada pada suhu kamar. Sedangkan berdasarkan Llyod dan Visagie (2007), untuk bioetanol gel yang digunakan sebagai bahan bakar secara umum memiliki nilai Lower Heating Value (LHV) yang rendah. Dari penelitian yang kami lakukan dapat dilihat seperti pada tabel 1. Dari hasil yang telah didapatkan bahwa berat atau massa bahan pengental mempengaruhi nilai kalor yang dihasilkan, berdasarkan penelitian nilai kalor yang tertinggi didapatkan pada berat bahan pengental 4 % dengan nilai energinya sebesar 8392.10 kkal/kg. Nilai kalor dipengaruhi juga dengan adanya komposisi karbon yang terikat pada suatu bahan bakar. Tabel 1. Hasil Uji Analisa Sampel Dengan Peralatan Bomb Calorimeter Berat Bahan Pengental C - 77 Gross energy Value (kkal/kg) 2.5 % 5236.10 3.0 % 5568.59 3.5 % 7306.21 4.0 % 8392.10 5.0 % 7400.17
Dengan semakin tingginya karbon terikat yang dimiliki oleh suatu bahan bakar, maka nilai kalornya juga semakin tinggi. Hal ini disebabkan dalam pembakaran dibutuhkan karbon yang akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan kalor. Uji Emisi Agar hasil penelitian bioetanol gel dapat dikatakan sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan, maka salah satu analisa yang dilakukan adalah emisi dari gas hasil pembakaran bahan tersebut.analisa gas emisi yang dilakukan antara lain CO, CO 2, HC dengan menggunakan peralatan Stargas Gas Analyzer. Kategori Berdasarkan peraturan pemerintah yaitu melalui Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama Pasal 3, dijelaskan bahwa metode pengujian kandungan CO dan HC untuk kendaraan bermotor kategori L (sepeda motor) dengan berdasarkan pada SNI 19-7118.3-2005. Dan parameter ambang batas emisi gas buang kendaraan bermotor dapat dilihat di tabel 2. Dari hasil penelitian didapatkan hasil seperti yang terlihat pada tabel 3. Tabel 2. Parameter Emisi Gas Buang Tahun Pembuatan CO% Parameter HC (ppm) Sepeda motor 2 langkah <2010 4,5 12000 Sepeda motor 4 langkah <2010 5,5 24000 Sepeda motor (2 langkah dan 4 langkah) 2010 4,5 20000. Tabel 3. Hasil uji emisi gas buang No Berat Bahan Pengental Kandungan CO CO 2 HC O2 %vol %vol ppm vol %vol 1 2.5% 0.024 2.69 501 16.51 2 3.0 % 0.011 1.56 257 18.13 3 3.5 % 0.013 1.07 512 19.22 4 4.0% 0.009 2.33 557 16.61 5 5.0% 0.012 3.68 438 114.64 C - 78
Berdasarkan hasil analisa emisi gas buang pada bioethanol gel dari sekam padi yang didapatkan jika dilihat dari gas CO yang terkecil adalah dengan berat bahan pengental 4.0 % yaitu sebesar 0.009 %. Dari hasil terlihat pengaruh berat bahan pengental terhadap emisi gas tidak terlalu signifikan. Terbentuknya gas CO dikarenakan reaksi pembakaran tidak berjalan sempurna, dikarenakan di dalam bahan masih terdapat bahan-bahan impuritis yang terkandung sehingga mempengaruhi hasil analisa emisi gas. Sedangkan berdasarkan secara keseluruhan hasil analisa emisi gas, maka produk bioetanol gel dari sekam padi yang dihasilkan masih sesuai dengan parameter emisi gas yang diperbolehkan. Sehingga masih layak apabila digunakan dan ramah lingkungan. Hasil pembakaran bioetanol gel yang dihasilkan selain ramah lingkungan juga tidak menghasilkan asap pada waktu pembakaran, hanya saja warna api dari hasil pembakaran tidak sempurna, kadang kadang masih ada warna merah. Warna api yang merah juga bisa disebabkan karena pembakaran tidak sempurna. Gambar 2. Asam Stearat 2 % Gambar 3. Asam Stearat 3 % Gambar 4. Asam Stearat 4% Gambar 5. Asam Stearat 5 % C - 79
Ucapan Terima Kasih Kami mengucapkan banyak terima kasih Berdasarkan Program DIKTI dengan Surat Perjanjian Penugasan Dalam Rangka Pelaksanaan Program Penelitian Desentralisasi Usulan Baru Bagi Dosen Perguruan Tinggi Swasta Kopertis Wilayah VII Tahun Anggaran 2016 Nomor : ITN.04.189.14/I.LPPM/2016, penelitian kami dapat terlaksana dengan baik. Kesimpulan dan Saran 1. Dari hasil analisa nilai kalor yang didapatkan,maka bioetanol gel dengan berat bahan pengental asam stearat sebesar 4% mempunyai nilai 8392,10 kkal/kg. 2. Sedangkan dari hasil uji emisi didapat nilai emisi terendah terjadi pada bioetanol gel dengan berat bahan pengental asam stearat 4% dengan nilai emisi CO : 0.009 % JTM volume 03 Nomoer 03 Tahun 2015 2. Nugroho Almira, dkk, 2016, Pembuatan Gel E6tanol Dengan Menggunakan Bahan Pengental Carboxymethycellulose (CMC),Jom Faperta Vol. 1 Februari 2016 3. Robinson, J. 2006. Bio-Ethanol as a Household Cooking Fuel: A Mini Pilot Study of the SuperBlu Stove in Peri-Urban Malawi. Thesis Report. Loughborough University, Leics, UK.Wardhana, W.A., 2004. Dampak Pencemaran Lingkungan, Edisi Revisi, Penerbit 4. SNI 19-7118.3-2005 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor. 5. Lloyd, P.J.D. dan Vissagie, E.M. 2007. A Comparison of Gel Fuels With Alternative Cooking Fuels. Journal of Energy in Southern Africa, Vol 18 No. 3. August 2007. Daftar Pustaka 1. Akhiroh Islam Nur Jannatul, dkk, 2015, Nisbah Katalis Natrium Carboxymethylcellulose (Na CMC), Asam Stearat Dan Bioetanol Terhadap karakteristik Pembuatan Bioetanol Padat Dari Molasess, C - 80