KOMPOR BRIKET CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI Oleh: AHMAD RIFAI SUMAH KOKO MARLIN TUA MANALU BOXA F. A. MANALU JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT, atas berkat dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini merupakan syarat dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III (D3) di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Tugas akhir ini diambil dari bidang mata kuliah Perpindahan Panas dengan judul KOMPOR BRIKET CANGKANG KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF. Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan dalam penyelesaian perkuliahan dan tugas akhir ini. Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Ir. Gidion Sembiring, M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Isman Harianda, M.T., sebagai Ketua Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Ir. Rufinus Nainggolan S.T, sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan banyak waktu serta membagi ilmu dan nasehat kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas akhir ini hingga selesai. 5. Bapak Ir. Isman Harianda, M.T., yang telah membimbing dan membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. 6. Bapak/Ibu dosen di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan yang telah mendidik penulis selama kuliah. 7. Bapak/Ibu staff pegawai di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 8. Secara khusus saya ucapkan kepada kedua orang tua yang saya cintai, Ibu (Nursaimah Lubis) dan ayah (Maruli Sumah) yang telah banyak
memberi dorongan moril serta buat semua doa-doanya selama ini kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 9. kakak saya (Dahliana Sumah), serta seluruh keluarga yang selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Sahabat - sahabat penulis, Koko Marlintua Manalu, Abdullah Syukri Nasution, Boxa F.A Manalu, Angga Prasca Dandi Witara, Bob Olrado Simarmata, yang selalu bekerja sama dan memotivasi penulis selama berkuliah di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 11. Rekan rekan mahasiswa kelas EN-6A Teknik Konversi Energi 10. 12. Rekan TA penulis, Boxa F.A Manalu dan Koko Marlintua Manalu, yang sudah bekerja sama dengan baik dengan penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. 13. Buat junior saya Anggi Saputra Nasution yang memberikan semangat dan dukungan selama penyusunan Tugas Akhir ini. 14. Dan yang penulis sayangi dan cintai (Ningrum Pratiwi), yang telah memberikan motivasi dan dukungan serta materi pada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih. Medan, 12 september 2013 Penulis, AHMAD RIFAI SUMAH (NIM. 1005051003)
DAFTAR ISI JUDUL... SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... INTISARI... ABSTRACT... i ii iii iv v vii ix x xi xii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Batasan Masalah... 2 1.3 Tujuan Pembahasan... 3 1.4 Manfaat... 4 1.5 Metode Penelitian... 5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Biomassa... 6 2.2 Konversi Biomassa... 11 2.3 Kelapa Sawit dan Cangkang... 13 2.4 Kompor... 22
2.5 Gasifikasi Biomassa... 25 2.6 Proses Pembentukan Gas Sintetik... 25 2.7 Proses Pirolisis... 27 2.8 Penggasan Dengan Pembakaran Parsial... 28 BAB III SPESIFIKASI KOMPOR BRIKET CANGKANG KELAPA SAWIT 3.1 Spesifikasi Kompor Briket... 33 3.2 Membuat Briket... 33 3.3 Bagian-bagian Kompor... 34 3.4 Perawatan... 39 3.5 Komposisi Briket Bioarang... 40 3.6 Biaya Pembuatan Briket Bioarang... 40 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Prosedur Penggunaan Kompor... 41 4.2 Lama Pembakaran Briket... 42 4.3 Tabel Data... 42 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 45 5.2 Saran... 45 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Proses Fotosintesis... 6 Gambar 2. Siklus Karbon Alam... 8 Gambar 3. Produksi dan Pemanfaatan Biomassa... 9 Gambar 4. Kelapa Sawit... 14 Gambar 5. Akar... 17 Gambar 6. Batang... 18 Gambar 7. Daun... 18 Gambar 8. Bunga... 20 Gambar 9. Biji... 20 Gambar 10. Cangkang... 21 Gambar 11. Kompor Minyak Tanah... 23 Gambar 12. Kompor Gas... 23 Gambar 13. Kompor Batubara... 24 Gambar 14. Kompor Listrik... 24 Gambar 15. Kompor Induksi... 24 Gambar 16. Kompor Surya... 25 Gambar 17. Proses Pirolisis... 27 Gambar 18. Aliran Gas dengan Proses Pirolisa... 29 Gambar 19. Jenis Penggasan dengan Aliran Udara dari Atas ke Bawah... 31 Gambar 20. Jenis Penggasan dengan Aliran Udara dari samping... 31 Gambar 21. Jenis Penggasan dengan Aliran Udara dari Bawah ke Atas... 32 Gambar 22. Tempat Ruang Bakar... 34 Gambar 23. Badan Kompor... 35
Gambar 24. Lubang Udara Sekunder... 36 Gambar 25. Sekat Ruang Bakar... 37 Gambar 26. Saringan Alas Tempat Masak... 38 Gambar 27. Dudukan Alat Tempat Masak... 39
DAFTAR TABEL Tabel 1. Perbandingan Nilai Kalor dengan Bahan Bakar Konvensional. 6 Table 2. Bahan Pembuat Briket Bioarang... 8 Table 3. Bahan Pembuatan Kompor... 9 Table 4. Berbahan Bakar Briket Bioarang... 14 Table 5. Berbahan Bakar Minyak Tanah... 17 Table 6. Berbahan Bakar Gas LPG... 18 Table 7. berbahan Bakar Listrik... 18
INTISARI Cangkang Kelapa Sawit adalah salah satu bahan bakar biomassa. Pemanfaatan cangkang kelapa sawit ini adalah salah satu cara untuk mengurangi ketergantungan kita akan penggunaan bahan bakar fosil. Salah satu pemanfaatan cangkang kelapa sawit tersebut adalah dengan mengkonversikannya menjadi energi panas yang digunakan untuk memasak. Selanjutnya, sebuah kompor didesain dengan memanfaatkan cangkang kelapa sawit menjadi energi panas yang dapat digunakan untuk memasak. Kompor tersebut memiliki prinsip kerja pirolisis yaitu gas yang mudah terbakar akan dihasilkan dengan melakukan pembakaran dengan jumlah udara yang terbatas.kompor briket cangkang kelapa sawit ini memiliki kapasitas 1 kg briket cangkang kelapa sawit yang dapat menyala selama 2 Jam dan mampu mendidihkan 1 liter air dalam waktu 10 menit. Kata kunci: Kompor, biomassa, cangkang kelapa sawit, pirolisis
ABSTRACT Palm shell is one of the biomass fuel. Utilization of oil palm shell this is one way to reduce our reliance upon fossil fuel use. One use of the oil palm shell is to convert them into heat energy which is used for cooking. Furthermore, a stove designed by utilizing palm shell into thermal energy that can be used for cooking. The stove has a working principle of the pyrolysis of combustible gas will be produced by combustion with a limited amount of air. Pyrolysis of briquettes palm shell cooker has a capacity of 1 kg of oil palm shell briquettes that can be on for 2 hours and was able to boil 1 liter of water in 10 minutes Keywords: Stoves, biomass, palm shells, pyrolysis
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Bahan bakar minyak merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan. Bahan bakar yang digunakan selama ini berasal dari minyak mentah yang di ambil dari perut bumi, sedangkan minyak bumi merupakan bahan bakar yang tidak dapat di perbaharui, sehingga untuk beberapa tahun kedepan diperkirakan masyarakat akan mengalami kekurangan bahan bakar. Pada dasawarsa 70-an dan sebelumnya, minyak dan gas bumi telah memainkan peran penting dalam menyumbang devisa bagi negara dan menjadi andalan ekspor di Indonesia. Keadaan ini tidak dapat lagi dipertahankan pada dasawarsa 90-an. Bahkan pada abad 21 sekarang ini Indonesia diperkirakan akan menjadi negara importir bahan bakar fosil. Melihat hal ini, sudah saatnya untuk mengembangkan berbagai energi alternatif yang dapat diperbaharui. Selain itu, tingkat pemakaian bahan bakar terutama bahan bakar fosil di dunia juga semakin meningkat seiring dengan semakin bertambahnya populasi manusia dan meningkatnya laju industrialisasi di berbagai negara di dunia. Hal tersebut menimbulkan kekhawatiran terjadinya krisis bahan bakar. Di samping itu kepedulian manusia terhadap lingkungannya memunculkan pemikiran penggunaan energi alternatif yang bersih. Pada saat ini, 85 persen dari produksi komersial energi masih berbasis bahan bakar fosil. Meskipun peranan bahan bakar fosil masih akan sangat penting, namun pengaruhnya secara berangsur-angsur akan diambil alih oleh sumbersumber energi baru dan terbarukan. Oleh karena itu diperlukan teknologi untuk dapat mengatasinya, salah satu teknologi yang dapat digunakan adalah teknologi pirolisis dimana bahan yang digunakan berasal dari limbah organik. Dengan teknologi pirolisis ini kita dapat mengatasi limbah organik, menjadikan lingkungan lebih sehat sehingga menjadi aktivitas yang zero waste
dan menjadikannya produk akhir yang bernilai tambah. Produk pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis,yaitu gas ringan (H 2, CO, CO 2, H 2 O dan CH 4 ) char dan tar. Semua produk dari pirolisis bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan. Selain tiga jenis produk tersebut teknologi pirolisis juga menghasilkan produk lain. Adapun produk pirolisis lainnya antara lain : Arang (Biochar), Torrified Wood, Arang Aktif, Briket Arang, Bio-oil, (Ilmiawan Hakiem, 2011). 1.2 Batasan Masalah Kelapa sawit adalah salah satu komoditi andalan Indonesia yang perkembangannya demikian pesat. Selain produksi minyak kelapa sawit yang tinggi, produk samping atau limbah pabrik kelapa sawit juga tinggi. Dengan kondisi yang semacam itu sebenarnya banyak sekali manfaat yang dapat diperoleh dari pemanfaatan cangkang sawit tersebut. Salah satunya apabila dilakukan pirolisis terhadap cangkang sawit tersebut akan diperoleh rendemen berupa asap cair yang dapat diguakan sebagai biopreservatif baru pengganti preservatif kimia, arang maupun tar. Maka perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang pengolahan cangkang kelapa sawit tersebut. Pengolahan cangkang kelapa sawit dengan teknik pirolisis ini adalah salah satu metode alternatif untuk menghasilkan energi terbarukan untuk mengatasi masalah semakin menipisnya energi yang ada saat ini. Dari sinilah kami mendapatkan suatu permasalahan yang dapat kami rumuskan sebagai berikut : Bagaimana kualitas produk yang dihasilkan; Perbandingan antara bahan bakar konvesional; Mengetahui proses pirolisis;
1.3. Tujuan Pembahasan Adapun tujuan utama penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1. Mengetahui prinsip kerja kompor pirolisis gasifikasi menggunakan cangkang kelapa sawit. 2. Mengetahui penghematan energi konvensional yang dapat dilakukan dengan menggunakan kompor briket. 1.4. Manfaat Tugas akhir ini diharapkan dapat bermanfaat: 1. Mendapatkan data guna penyusunan laporan tugas akhir yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Diploma III pada program Studi Teknik Konversi Energi, jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. 2. Hasil analisa ini dapat digunakan masyarakat dalam pemanfaatan energi alternatif. 3. Sebagai bahan bakar alternatif dalam rangka mendukung program pemerintah untuk penghematan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi. 4. Menambah wawasan dan pengetahuan bagi penulis mengenai energi alternatif, yaitu biomassa, khususnya berbahan cangkang kelapa sawit. 5. Meningkatkan kreatifitas dan motivasi bagi mahasiswa Politeknik Negeri Medan dalam bidang Ilmu Pengetahuan dan Teknologi. \
1.5. Metode Penelitian Dalam analisa rancang bangun ini, penulis melakukan berbagai metode penelitian, antara lain: 1. Mengumpulkan dan mempelajari bahan tentang metode dan alat-alat yang digunakan untuk menghasilkan gas dengan kompor briket berbahan baku cangkang kelapa sawit. 2. Melakukan studi kepustakaan (literature) melalui buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan Tugas Akhir. 3. Melakukan percobaan, pengambilan data dan pengujian alat dalam suatu sistem yang utuh. 4. Melakukan konsultasi dengan Dosen Pembimbing.