PEMBUATAN BIOBRIKET DARI LIMBAH BIOMASSA Nahar 1 *, Zulkifli 2, Satriananda 3 1,2,3 Email: nahar_pnl@yahoo.com ABSTRAK Untuk mengatasi kelangkaan energi terutama di pedesaaan, limbah biomassa dari tanaman pertanian dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Penggunaan secara langsung limbah tersebut tidak ekonomis karena kandungan energinya sangat rendah. Solusinya adalah dengan melakukan proses pemadatan untuk mengubah material lepas menjadi bentuk padat. Pada penelitian ini dirancang alat untuk memadatkan limbah biomassa pertanian. Penerapan teknologi ini pada masyarakat desa harus dioperasikan pada tekanan menengah atau rendah, agar produk yang diinginkan dapat diproduksi secara manual. Perancangan alat ini dilakukan untuk mengkaji kemampuan alat press dan hasil pengepresan yang dilakukan terhadap limbah biomassa sehingga menjadi biobriket. Alat yang dirancang dioperasikan pada skala laboratorium. Tekanan yang dihasilkan mencapai 0-9000 psi, hasil pengujian terhadap alat press dapat menghasilkan biobriket dengan densitas 0.9 gr/cm 3 1,1 gr/cm 3 pada tekanan 3000 7000 psi. Kata kunci: biobriket, biomassa, press hidroulik ABSTRACT Waste biomass from agricultural crops can be used as an alternative energy source to overcome the energy shortage, especially in rural areas. Direct use of the waste is not economical, because the energy content is very low. The solution is by compacting loose material into a solid form. In this study, a tool was designed to compress waste agricultural biomass. The application of this technology in rural communities should be operated at low or medium pressure, in order to make the product can be produced manually. The design of the tool was conducted to assess the ability of pressing tools and stamping results conducted on waste biomass to become biobriket. The instrument is designed to operate on a laboratory scale. The resulting pressure reaches 0-9000 psi. The test results on press equipment, this tools can produce biobriket with density 0.9-1.1 gr/cm 3 and pressure 3000-7000 psi. Key words: Biobriket, biomass, hydraulic press 56
PENDAHULUAN Cadangan minyak bumi Indonesia diperkirakan tinggal 0,5 persen dan gas bumi hanya 1,7 % dari total cadangan minyak dan gas bumi dunia, sehingga diperkirakan Indonesia akan menjadi pengimpor penuh minyak bumi beberapa tahun mendatang (Pramudono, 2007). Kondisi ini mendorong pemerintah melaksanakan kebijakan diversifikasi energi untuk mencari bahan bakar alternatif yang dapat diperbarui (renewable), ramah lingkungan, dan bernilai ekonomis. Salah satu sumber energi alternatif terbarukan dan murah adalah dengan memanfaatkan biomassa untuk dijadikan bahan bakar padat (biobriket). Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Selain digunakan untuk bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan lain-lain, biomassa juga dapat digunakan sebagai sumber energi (bahan bakar). Umumnya yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang memiliki nilai ekonomis rendah atau limbah setelah diambil produk primernya. Untuk membuat briket, bahan baku harus memiliki nilai kalor yang tinggi. Limbah biomassa berasal dari tumbuhan dan tanaman pertanian seperti sekam padi, jerami padi, batok kelapa, dll, atau dapat juga berasal dari limbah industri seperti serbuk gergaji (Pranowo, 2003). Mengingat bahan baku yang digunakan untuk membuat biobriket umumnya memiliki densitas curah (bulk density) yang rendah pada kisaran 0,2 0,3 gram/cm 3, maka perlu dilakukan proses pemadatan untuk peningkatan densitas dengan cara penekanan atau pengepresan. Hasil pemadatan bisa menaikkan densitas biobriket menjadi 0,8 1,2 gram/cm 3 (Li, Y dkk, 2001). Berbagai penelitian telah dilakukan dalam pembuatan briket/ biobriket, belum dapat diterapkan pada masyarakat. Kendala yang dihadapi adalah karena alat pencetakan briket memiliki skala kecil dan proses pencetakan masih dengan cara manual melalui penekanan oleh operator. Hal ini menyebabkan tekanan yang dihasilkan tidak konstan dan dimensi serta densitas curah briket yang dihasilkan sangat bervariasi. Proses produksi memerlukan waktu yang relatif lama dalam proses pengerjaannya dan tingkat produksi yang masih rendah (Lumintang, 2011). Pada penelitian ini, dirancang mesin pembuat briket yang dapat bergerak dengan memanfaatkan tekanan hidraulik. Hasil perancangan diharapkan dapat memecahkan masalah-masalah yang dihadapi dalam proses pencetakan briket. Secara umum penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan rancang alat pencetak biobriket yang dapat meningkatkan densitas limbah biomassa dengan cara penekanan secara hidrolik menjadi bahan bakar padat. Faktor-faktor yang diteliti pada penelitian ini antara lain : Melihat tekanan maksimum dan hasil uji dari bahan yang press untuk mendapatkan bahan bakar padat yang stabil. Mempelajari karakteristik bahan yang akan diuji dengan berbagai ukuran dan berapa besar densitas biobriket yang dihasilkan sehingga layak digunakan sebagai bahan bakar padat. 57
METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe. Bahan baku yang digunakan adalah limbah biomassa yang telah dihaluskan untuk pengujian pengepresan yang terdiri dari limbah jerami padi, limbah sekam padi dan limbah serbuk gergaji (Gambar 1). Pada penelitian ini dirancang alat pencetak/press biobriket dengan menggunakan tekanan hidraulik. Tujuannya mengurangi tenaga operator untuk proses pencetakan briket secara manual. Tekanan hidraulik diharapkan dapat memberi daya tekan lebih merata pada briket, sehingga produk briket yang dihasilkan lebih seragam, baik ditinjau dari densitas, bentuk maupun kandungan nilai kalor yang dihasilkan. Proses pencetakan briket dengan bantuan tekanan hidraulik memungkinkan pencetakan briket lebih dari 1 cetakan dalam waktu bersamaan, dibandingkan proses pencetakan briket konvensional yang hanya menghasilkan briket dalam satu rentang waktu tertentu. Hal ini dapat meningkatkan produktivitas kerja sehingga lebih berdayaguna bagi masyarakat. Rancangan peralatan pencetak biobriket ditampilkan pada Gambar 2. Peralatan terdiri dari press hidraulik, penyangga, bantalan untuk menahan tekanan, silinder cetakan dan stamp. Sampel briket/ bahan yang telah dihaluskan, dikeringkan terlebih dahulu untuk mengurangi kadar air sebelum dicetak. Setelah proses pengeringan dicampur dengan perekat untuk menambah daya ikatan antar partikel bahan yang dicetak. Setelah bahan dicampur secara merata dimasukkan kedalam cetakan silinder sampai penuh hingga terisi sampel dengan penuh di dalam cetakan silinder, pencetakan dilakukan dengan tekanan sesuai yang diinginkan. Pengepresan dilakukan pada tekanan minimum sampai dengan maksimum untuk melihat kemampuan alat cetak hasil rancangan serta perbandingan hasil cetakan. Setelah tekanan yang diharapkan tercapai, tekanan udara dalam tabung hidraulik press diturunkan dan cetakan dibuka. Biobriket/briket arang yang dihasilkan kemudian dikeringkan pada temperatur kamar. Biobriket kering di uji densitas serta tingkat keseragamannya. (a) (b) (c) Gambar 1. Limbah pertanian (a) jerami padi, (b) sekam padi, (c) serbuk gergaji 58
(a) Gambar 2. Unit alat pencetak briket (a), Silinder dan stamp pencetak (b) (b) (a) (b) (c) Gambar 3. Briket hasil pengujian cetak, disusun dari (a) jerami padi, (b) sekam padi dan (c) serbuk gergaji. 59
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pencetakan Biobriket Limbah Biomassa Limbah pertanian dari hasil pencetakan menggunakan alat tekan hidraulik memberikan hasil yang cukup baik. Pada Gambar 3 ditunjukkan limbah pertanian jerami padi yang telah menjadi biobriket. Hasil ini diperoleh dari pencetakan bahan baku yang yang telah dihaluskan dengan ukuran partikel antara 10-40 mesh dengan tekanan dipertahankan pada 3000 psi. Disini terlihat jelas bahwa bahan yang semula berbentuk curah, kini telah memadat dan mengalami peningkatan densitas diperkirakan sekitar 7-10 kali dari densitas curah bahan sebelum dipadatkan, ini sesuai dengan yang diutarakan oleh Demirbas dan Sahin, (1998). Uji Hasil Pencetakan Biobriket Dari hasil pengujian rancangan alat pencetak biobriket/briket sudah mendapat hasil yang memuaskan dan dapat diterapkan kepada masyarakat. Pencetakan pada tekanan 3000 psi untuk ukuran 20 dan 40 mesh densitas biobriket bisa mencapai 0,948 gr/cm 3, jika dibandingkan dengan densitas curah dari bahan yang ingin dicetak 0,146 gr/cm 3 berarti setelah dicetak menjadi biobriket terjadi peningkatan densitas sebesar 6,5-8 kali dari bahan semula. Pengujian pada tekanan 5000 psi dan 7000 psi dengan ukuran bahan yang sama didapat densitas rata-rata lebih besar dari 1 gr/cm 3, dengan demikian alat press hidraulik ini sudah memenuhi standar pengujian yang dilakukan oleh Demirbas dan Sahin (1998). Tabel 1. Data Hasil Pengujian Alat Press Terhadap Limbah Biomassa Tekanan Press (psi) 3000 5000 7000 Ukuran Partikel (mesh) Densitas (gr/cm 3 ) 20 40 20 40 7,2 7,2 7,26 6,62 6,63 6,63 6,14 6,15 6,15 Alat press hidraulik dari hasil rancangan ini belum dilakukan 6,8 6,7 6,8 6,3 6,2 6,2 5,56 5,54 5,54 0,892 0,876 0,892 0,987 0,986 0,986 1,084 0,989 0,986 0,958 0,948 0,958 1,012 1,038 1,038 1,0954 1,096 1,096 pengujian pada tekanan yang maksimum, mengingat pada takanan 60
7000 psi sudah didapat densitas ratarata sebesar 1,096 gr/cm 3. Diperkirakan pada tekanan sebesar ini untuk pemadatan tarhadap bahan limbah limbah biomassa pertanian tidak perlu dilakukan penghalusan bahan, tetatapi cukup dengan pengecilan ukuran antara 0,5 cm 1,5 cm ini akan lebih memudahkan dalam perlakuan terhadap pencetakan/pembutan biobriket. Dalam pencetakan biobriket sangat dipengaruhi oleh kadar air bahan, dari beberapa literatur menyabutkan bahwa kadar air dan takanan memberikan peranan penting terhadap densitas briket yang dihasilkan dan lama simpan briket. Dalam penelitian ini kita tidak menekankan pada biobriket yang dihasilkan, tetapi difokuskan pada alat hasil rancangan apakah sudah layak untuk digunakan untuk mencetak biobriket, apakah dapat diterapkan kepada masyarakat. Jika dilihat dari hasil uji pencetakan biobriket dapat dikatakan sudah dapat dan layak digunakan. Alat press hidraulik ini belum dilakukan optimasi proses untuk mendapatkan kualitas dari biobriket/bahan bakar padat yang dihasilkan dengan biaya operasional yang minimum dan memenuhi standar yang dinginkan yaitu densitas minimal mendekati 1gr/cm 3 dan daya tahan simpan minimal di atas dua minggu. SIMPULAN Penggunaan alat press dari hasil rancangan dapat dikatakan sudah memenuhi stándar, dilihat dari hasil cetakan biobriket sesuai dengan litertur yang ada. Hasil cetak biobriket pada tekanan 3000 psi sudah mendekati 1gr/cm 3 dan pada tekanan 5000 psi 7000 psi didapat densitas rata-rata > 1gr/cm 3 terjadi peningkatan densitas 6,5 kali dari densitas curah. Hasil cetakan biobriket yang didapat adalah seragam dan lama simpan mencapai di atas dua minggu dengan kadar air bahan berkisar 10-12 %. DAFTAR PUSTAKA Demirbas, A. dan Sahin, A. (1998) Evaluation of biomass residue Briquetting waste paper and wheat straw mixtures, Fuel Processing Technology, 55:175-183. Lumingtang, 2011, digilib.uns.ac.id. Li, Y., Liu, H dan, Zhang, O. (2001) High-pressure compaction of municipal solid waste to form densified fuel, Fuel Processing Technology, 74:.81 91. Pramudono, B. (2007) Energi Biomassa Solusi Jitu Atasi Krisis BBM, Penelitian Hibah Bersaing Universitas Diponogoro, Semarang. Pranowo, G. (2003) Limbah Padat, Seminar Bioenergi, Institut Sains dan Teknologi, AKPRIND Yokyakarta. 61