BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Karakterisasi Briket Arang Pengujian karakteristik briket meliputi kadar air, kadar abu, dekomposisi senyawa volatil, kadar karbon terikat, kerapatan dan nilai kalor. Pengujian kadar air, kadar abu, dekomposisi senyawa volatil dilakukan di laboratorium Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Gorontalo. Sedangkan pengujian nilai kalor dilakukan di laboratorium Energi, Fakultas Kehutanan Universitas Gadjah Mada. Tabel 4.1 Data Hasil Karakterisasi Briket Arang Tempurung dan Arang Serbuk Kayu Sifat Briket Arang Sampel A SD RSD B SD RSD C SD RSD Kadar Air (%) 6,45 0,14 2,10 7,06 0,26 3,68 8,09 0,46 5,63 Kadar Abu (%) 7,43 0,88 11,79 6,56 0,54 8,24 4,84 0,86 17,77 Dekomposisi Senyawa Volatil (%) 36,39 2,45 6,75 42,93 3,50 8,15 42,85 1,55 3,62 Kadar Karbon Terikat (%) 56,58 - - 50,51 - - 52,32 - - Kerapatan (g/cm3) 0,88 0,02 2,24 0,87 0,02 2,45 0,70 0,03 4,06 Nilai Kalor (Cal/g) 6361 257,39 4,05 6230 84,85 1,36 6112 231,9 3,79 Tabel lanjutan 4.1 Sifat Briket Arang Sampel D SD RSD E SD RSD Kadar Air (%) 7,33 0,56 7,64 7,57 0,51 6,68 Kadar Abu (%) 5,80 0,19 3,19 3,91 1,95 49,85 Dekomposisi Senyawa Volatil (%) 56,17 3,19 5,69 68,16 0,86 1,26 Kadar Karbon Terikat (%) 38,03 - - 27,94 - - Kerapatan (g/cm3) 0,51 0,02 4,03 0,48 0,023 5,61 Nilai Kalor (Cal/g) 5797,5 143,54 2,48 5748,5 335,88 5,84 20
4.2 Pembahasan Karakterisasi Briket Arang 4.2.1 Kadar Air Kadar air briket arang yang dihasilkan berkisar antara 6,45%-8,09%. Hasil ini telah memenuhi persyaratan kualitas briket arang Jepang (6-8)% dan SNI (8)%. Secara lengkap kadar air briket ditunjukkan pada gambar 4.1. 10.00% 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00% Kadar Air 8.09% 7.06% 7.33% 7.57% 6.45% Kadar Air Gambar 4.1 Grafik Nilai Rata-rata Kadar Air Dari grafik pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa kadar air terendah terdapat pada perlakuan komposisi arang Tempurung kelapa (100%) yaitu 6,45%. Sementara kadar air tertinggi terdapat pada briket arang campuran tempurung kelapa dan serbuk kayu gergaji (50%:50%) yaitu 8,09%. Tetapi jika dibandingkan kadar air arang tempurung kelapa 100% dan arang serbuk kayu gergaji 100%, kadar air arang serbuk kayu gergaji yang lebih tinggi yaitu 7,57%. Tingginya kadar air pada arang serbuk kayu gergaji (100%) disebabkan karena jumlah poripori masih cukup banyak dan mampu menyerap air. Hal ini sesuai dengan pernyataan Triono (2006) bahwa tingginya kadar air pada serbuk kayu gergaji disebabkan karena pada serbuk kayu gergaji memiliki jumlah pori-pori yang lebih banyak. Kandungan air yang tinggi pada briket juga akan menyulitkan penyalaan briket dan mengurangi temperatur pembakaran (Mislani & Anugrah 2010). Jika dilihat dari variasi perbandingan briket B (Tempurung 90% dan Serbuk Kayu 10%) dan D (Tempurung 10% dan Serbuk Kayu 21
90%), briket yang dibuat dari bahan baku dengan campuran serbuk kayu gergaji yang banyak akan menyebabkan kandungan air yang tinggi. Sedangkan briket yang bahan bakunya tempurung kelapa yang lebih banyak menyebabkan rendahnya kadar air yang dihasilkan. Briket arang mempunyai sifat higrokopis yang tinggi. Sehingga perhitungan kadar air bertujuan untuk mengetahui sifat higrokopis briket arang hasil penelitian. Pengujian kadar air dilakukan setelah briket yang sudah jadi dikeringkan dalam oven selama 2 hari dengan suhu 60 0 C. 4.2.2 Kadar Abu Abu merupakan bahan sisa dari pembakaran yang sudah tidak memiliki nilai kalor atau tidak memiliki unsur karbon lagi. Salah satu unsur penyusun abu adalah silika. Pengaruh kadar abu terhadap kualitas briket arang kurang baik, terutama terhadap nilai kalor yang dihasilkan. Kandungan kadar abu yang tinggi dapat menurunkan nilai kalor briket arang sehingga akan menurunkan kualitas briket arang (Triono, 2006). Nilai rata-rata kadar abu dapat dilihat pada gambar 4.2. Nilai rata-rata kadar abu yang dihasilkan berkisar antara 3,91% - 7,43%. Nilai kadar abu dari briket yang dihasilkan ini telah memenuhi kualitas standar dari Jepang (3-6)%, Inggris (5,9%), Amerika (8,3%) dan SNI 8%. Nilai kadar abu terendah sebesar 3,90% terdapat pada 100% arang Serbuk kayu sedangkan nilai tertinggi yaitu 7,43% terdapat pada 100% arang Tempurung. Jika dilihat dari campuran (90:10)%, (50:50)% dan (10:90)% arang Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaji maka nilai kadar abu terendah terdapat pada campuran (50:50)% arang Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaj. Sedangkan kadar abu tertinggi terdapat pada (90:10)% Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaji. Hasil penelitian Hendra dan Dermawan (2000) dalam Sundari yang menunujukkan dengan penambahan arang tempurung kelapa pada briket serbuk gergajian maka kadar abu yang dihasilkan juga semakin bertambah. Hal ini menunjukkan bahwa faktor jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap kadar abu briket yang dihasilkan. Menurut Hendra dan Winarni (2003) dalam Hendra (2007) menyatakan bahwa faktor jenis bahan baku sangat berpengaruh 22
terhadap tinggi rendahnya kadar abu briket arang yang dihasilkan. Cangkang kelapa sawit seperti halnya tempurung kelapa memiliki kandungan silika lebih tinggi dibandingkan dengan serbuk gergajian (Sundari, 2009). 8.00% 6.00% 4.00% 2.00% 0.00% 7,43% 6.56% Kadar Abu 4.84% 5.80% 3,91% Kadar Abu Gambar 4.2 Grafik Nilai Rata-rata Abu 4.2.3 Dekomposisi Senyawa Volatil Kadar zat menguap adalah zat (volatile matter) yang dapat menguap sebagai dekomposisi senyawa-senyawa yang masih terdapat di dalam arang selain air. Kandungan rata-rata dekomposisi senyawa volatil pada briket A, B, C, D dan E adalah 49,296%. Jika dilihat dari standar kualitas briket Jepang, Amerika, Inggris dan Indonesia, senyawa volatil dari briket ini melebihi dari standar yang ada. Nilai masing-masing kadar dekomposisi senyawa volatil briket A, B, C, D dan E dapat dilihat pada gambar 4.3. Dari grafik pada gambar 4.3 terlihat bahwa kadar dekomposisi senyawa volatil terendah terdapat pada sampel arang Tempurung kelapa (100%) yaitu 36,39%. Sedangkan kadar tertinggi terdapat pada arang Serbuk kayu gergaji (100%) yaitu 68,16%. Pada grafik gambar 3 terlihat jelas bahwa pencampuran arang serbuk kayu gergaji dan arang tempurung kelapa memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap nilai kadar zat menguap briket. Semakin banyak campuran arang serbuk kayu gergaji, semakin tinggi pula kadar senyawa volatil yang terkandung dalam briket. Tinggi rendahnya kadar zat menguap pada briket disebabkan oleh kesempurnaan proses karbonasi dan juga dipengaruhi oleh waktu dan suhu pada 23
proses pengarangan. Semakin besar suhu dan waktu pengarangan maka semakin banyak zat menguap yang terbuang sehingga pada saat penguian kadar zat mengguap akan diperoleh kadar zat menguap yang rendah (Triono, 2006). 80.00% 60.00% 40.00% 20.00% 0.00% Dekomposisi Senyawa Volatil 42.93% 42.84% 36,39% 56.17% 68.16% Dekomposisi Senyawa Volatil Gambar 4.3 Grafik Nilai Rata-rata Kadar Dekomposisi Senyawa Volatil Kandungan kadar zat menguap yang tinggi di dalam briket arang akan menyebabkan asap yang lebih banyak pada saat briket dinyalakan. Kandungan asap yang tinggi disebabkan oleh adanya reaksi antar karbon monoksida (CO) dengan turunan alkohol (Hendra dan Pari, 2000 dalam Hendra, 2007). Tinggi rendahnya kadar zat menguap briket arang yang dihasilkan dipengaruhi oleh jenis bahan baku, sehingga perbedaan jenis bahan baku berpengaruh nyata terhadap kadar zat menguap briket arang. Semakin banyak kandungan senyawa volatil pada briket maka briket tersebut akan semakin mudah untuk terbakar dan menyala (Syamsul 2004 dalam Sinurat 2011). Dekomposisi senyawa volatil dalam bahan bakar berfungsi untuk menstabilkan nyala dan percepatan pembakaran arang (Sinurat, 2011). 4.2.4 Kadar Karbon Terikat Abidin (1973) dalam Triono (2006) bahwa kadar karbon terikat merupakan fraksi karbon yang terikat di dalam arang selain fraksi air, zat menguap dan abu. Kadar karbon terikat yang dihasilkan berkisar antara 27,94% - 56,58%. Hasil ini 24
telah memenuhi persyaratan kualitas briket arang Jepang (60-80)%, Inggris (75,3%), Amerika (60%) dan SNI (77%). 60.00% 50.00% 40.00% 30.00% 20.00% 10.00% 0.00% Kadar Karbon Terikat 56.58% 50.51% 52.32% 38.03% 27.94% Kadar Karbon Terikat Gambar 4.4 Grafik Nilai Kadar Karbon Terikat Pada grafik 4.4 terlihat bahwa kadar karbon terikat terendah terdapat pada 100% arang Serbuk kayu gergaji yaitu 27,92% sedangkan kadar karbon terikat tertinggi terdapat pada 100% arang Tempurung kelapa yaitu 56,58%. Jika dilihat dari campuran briket arang maka campuran dengan (50:500)% arang Tempurung kelapa : serbuk kayu gergaji kadar karbon terikatnya lebih tinggi dibandingkan dengan (90:10)% dan (10:90)% arang Tempurung kelapa : serbuk kayu gergaji. Tingginya kadar karbon terikat disebabkan oleh rendahnya kadar air dan kadar senyawa volatil yang dihasilkan rendah. Hasil penelitian membuktikan bahwa semakin rendahnya kadar abu dan kadar zat menguap yang dihasilkan, akan menghasilkan kadar karbon terikat yang tinggi atau sebaliknya. Hal ini sesuai pernyataan Abidin (1973) dalam Triono (2006) bahwa Keberadaan karbon terikat di dalam briket arang dipengaruhi oleh nilai kadar abu dan kadar zat menguap. Kadar karbon terikat akan bernilai tinggi apabila nilai kadar abu dan kadar zat menguap pada briket arang rendah. Kadar karbon terikat berpengaruh terhadap nilai kalor bakar briket arang, nilai kalor briket arang akan tinggi apabila nilai kadar karbon terikat tinggi. 25
4.2.5 Kerapatan Briket Kerapatan menunjukkan perbandingan antara berat dan volume briket arang. Besar kecilnya kerapatan dipengaruhi oleh ukuran dan kehomogenan penyusun briket tersebut. Nilai kerapatan briket berkisar antara 0,48% - 0,88%. Hasil ini telah memenuhi persyaratan kualitas briket Jepang (1,0-1,2)%, Amerika (1%) dan hampir memenuhi standar Inggris yaitu (0,46%). Hasil pengamatan dan perhitungan terhadap nilai kerapatan pada masing-masing briket dapat dilihat pada gambar 4.5. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Kerapatan 0,88 0,87 0,70 0,51 0,48 Kerapatan Gambar 4.5 Grafik Nilai Kerapatan Pada grafik 4.5 terlihat bahwa nilai kerapatan terendah terdapat pada 100% arang Serbuk kayu gergaji yaitu 0,48g/cm 3 sedangkan kadar karbon terikat tertinggi terdapat pada 100% arang Tempurung kelapa yaitu 0,88g/cm 3. Jika dilihat dari campuran briket arang maka campuran dengan (90:10)% arang Tempurung kelapa : serbuk kayu gergaji nilai kerapatannya lebih tinggi dibandingkan dengan (50:50)% dan (10:90)% arang Tempurung kelapa : serbuk kayu gergaji. Semakin banyak campuran serbuk kayu gergaji maka semakin rendah pula kerapatannya. Hal tersebut disebabkan karena serbuk kayu gergaji mempunyai luasan permukaan yang sempit yang dapat menyebabkan nilai rendah. Jadi perbedaan bahan baku sangat berpengaruh terhadap nilai kerapatan dari briket yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Hendra (2007) bahwa 26
perbedaan jenis bahan baku sangat mempengaruhi besarnya nilai kerapatan briket arang yang dihasilkan. Bahan baku yang mempunyai kerapatan tinggi akan menghasilkan briket arang dengan kerapatan tinggi, sedangkan bahan baku yang mempunyai kerapatan rendah akan menghasilkan briket arang dengan kerapatan yang rendah pula. 4.2.6 Nilai Kalor Nilai kalor sangat menentukan kualitas briket yang dihasilkan. Semakin tinggi nilai kalornya maka semakin tinggi juga kualitas briket yang dihasilkan. Nilai kalor yang didapatkan dari masing-masing briket dapat dilihat pada gambar grafik 4.6. Berdasarkan grafik gambar 4.6 nilai kalor berkisar antara 5748,5 cal/g 6361 cal/g. Nilai kalor tersebut telah memenuhi standar buatan Jepang (6000-7000)cal/g, Amerika (6230 cal/g) dan SNI (5000 cal/g). Nilai kalor tertinggi terdapat pada 100% arang Tempurung kelapa yaitu 6361 cal/g sedangkan nilai kalor terendah terdapat pada 100% arang Serbuk Kayu. Jika dilihat dari campuran komposisi briket maka campuran (90:10)% dan (50:50)% arang Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaji nilai kalornya lebih tinggi dibandingkan dengan (10:90)% arang Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaji. Tetapi campuran komposisi briket maka campuran (90:10)% Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaji tidak akan mampu menandingi nilai kalor dari 100% arang tempurung kelapa, sedangkan campuran (10:90)% Tempurung kelapa : Serbuk kayu gergaji nilai kalor yang dihasilkan lebih tinggi dari 100% serbuk kayu gergaji. Tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar abu, kadar air dan kadar karbon terikat pada briket. Menurut Nurhayati (1974) dalam Triono (2006) dinyatakan bahwa tinggi rendahnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu briket arang. Semakin tinggi kadar air dan kadar abu briket arang akan menurunkan nilai kalor briket arang yang dihasilkan. 27
6600 6400 6200 6000 5800 5600 5400 Nilai Kalor 6361 6230 6112 5797.5 5748.5 Nilai Kalor Gambar 4.6 Grafik Nilai Kalor Penelitian ini membuktikan bahwa briket yang memiliki kadar air yang rendah akan menghasilkan nilai kalor yang tinggi, sedangkan briket yang memiliki kadar abu dan kadar karbon terikat yang tinggi akan menghasilkan nilai kalor yang tinggi. Hasil penelitian ini sama dengan hasil penelitian Triono (2006) bahwa jika kadar abu rendah maka akan dihasilkan nilai kalor yang tinggi atau sebaliknya dan semakin tinggi nilai kadar karbon terikat dalam briket arang maka semakin tinggi pula nilai kalor briket arang yang dihasilkan. 28