BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Konsumsi bahan bakar di Indonesia sejak tahun 1995 telah melebihi produksi dalam negeri. Dalam kurun waktu 10-15 tahun kedepan cadangan minyak bumi Indonesia diperkirakan akan habis. Perkiraan ini terbukti dengan seringnya terjadi kelangkaan BBM di beberapa daerah di Indonesia [1]. Isu kenaikan harga BBM (khususnya minyak tanah) dan BBG (elpiji) menyadarkan kita bahwa konsumsi energi yang semakin meningkat dari tahun ke tahun tidak seimbang dengan ketersediaan sumber energi tersebut. Kelangkaan dan kenaikan harga minyak akan terus terjadi karena sifatnya yang tidak dapat diperbaharui. Hal ini harus segera diimbangi dengan penyediaan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui, melimpah jumlahnya, dan murah harganya sehingga terjangkau oleh masyarakat luas [2]. Disamping untuk mendapatkan sumber energi baru, usaha yang terusmenerus dilakukan dalam rangka mengurangi emisi CO 2 guna mencegah terjadinya pemanasan global telah mendorong penggunaan energi biomassa sebagai pengganti energi bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan batu bara. Bahan bakar biomassa merupakan energi paling awal yang dimanfaatkan manusia dan dewasa ini menempati urutan keempat sebagai sumber energi yang menyediakan sekitar 14% kebutuhan energi dunia [3]. Sumber energi terbarukan merupakan bahan bakar alternatif lain yang efisien dan ekonomis untuk kebutuhan sehari-hari. Sumber energi alternatif tersebut berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui, antara lain bersumber pada tenaga air (hydro), panas bumi, dan biomassa. Di antara sumber-sumber energi alternatif, energi biomassa merupakan sumber energi alternatif yang perlu mendapatkan prioritas dalam pengembangannya karena Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilkan limbah pertanian yang belum dimanfaatkan secara optimal. Selain itu, penggunaan energi biomassa cenderung murah karena bahan baku yang digunakan juga murah, ketersediaannya melimpah, serta teknologi pengolahannya tidak rumit. Beberapa 1
contoh biomassa antara lain kulit kelapa, ampas tebu, serbuk gergaji, sekam padi, jerami padi, kulit kopi, dan tempurung kelapa [1]. Produksi padi di Indonesia pada tahun 2012 adalah 3.552.373 ton [4]. Setiap tahun produksi padi menghasilkan limbah sekam sekitar 20%. Sehingga diperkirakan sekam padi yang dihasilkan pada tahun 2012 adalah 710474,6 ton. Dengan potensi limbah sekam padi yang demikian besar, pemanfaatan sekam padi sebagai bahan baku biobriket sangatlah mungkin dan menjanjikan [5]. Di Indonesia, sejumlah besar ketaman kayu tidak digunakan secara optimal. Seringkali ketaman kayu tersebut menumpuk di kilang dan kemudian dibakar. Hal ini dapat menyebabkan pencemaran air jika bukit ketaman kayu yang membusuk terletak di samping sungai. Jika ketaman kayu dibakar, akan menyebabkan emisi karbon. Oleh karena itu, perlu dikembangkan cara untuk memanfaatkan ketaman kayu sebagai bahan baku pembuatan briket serta mengurangi polusi dan emisi karbon dioksida [2]. Bahan ketaman kayu mudah diperoleh dan dapat terbarukan. Bahan ini juga banyak terdapat di Indonesia sebagai negara yang kaya akan kayu hutan [3]. Banyaknya limbah ketaman kayu yang berasal dari industri penggergajian adalah 15% yang terdiri dari 1,5% serbuk dari unit utama, 13% serbuk dari unit kedua dan 0,5% dari unit trimmer [4]. Berdasarkan data Direktorat Jenderal Bina Produksi Kehutanan (2011) produksi kayu gergajian di Sumatera Utara pada tahun 2011 mencapai 66.616 m 3. Dengan asumsi bahwa produksi limbah kayu gergajian sebesar 50% dan serbuk gergajian sebesar 15% [2], maka besarnya limbah kayu gergajian yang dihasilkan adalah sebesar 9.992,4 m 3. Sudah banyak peneliti terdahulu yang menggunakan sekam padi dan serbuk gergaji sebagai bahan baku dalam pembuatan briket atau sebagai sumber energi lainnya. Tabel 1.1 menunjukkan rangkuman dari beberapa hasil penelitian yang terdahulu. Dari rangkuman penelitian terdahulu tersebut dapat diperoleh kesimpulan, bahwa sekam padi dan serbuk gergaji kayu paling banyak digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan briket. Hasil kalor yang diperoleh dari dua bahan baku ini juga tinggi. Pada penelitian sebelumnya belum dilakukan pengkombinasian sekam padi dan ketaman kayu sebagai bahan baku dalam pembuatan briket serta penggunaan daun jambu mete sebagai perekat. Padahal 2
ketaman kayu memiliki karbon yang tinggi, dan dilihat dari ukurannya ketaman kayu dan sekaman padi memiliki waktu karbonisasi optimal yang sama. Dalam proses pembuatan briket dibutuhkan perekat yang berfungsi untuk merekatkan bahan baku. Perekat yang biasa kotoran sapi, umbi singkong, tepung ketan, molase, tanah liat, dan pati. Bahan perekat yang berasal dari tumbuhan jarang dimanfaatkan sebagai perekat, padahal bahan perekat dari tumbuh-tumbuhan lebih ramah lingkungan. Salah satunya adalah daun jambu mete. Daun jambu mete dapat dimanfaatkan sebagai perekat karena kandungan tannin, asam anakardat, kardol, glikosida, dan fenol. Dari penjelasan di atas perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai kombinasi kedua bahan baku ini dalam pembuatan briket serta penggunaan daun jambu mete sebagai perekat dalam pembuatan briket. Nama Peneliti (Tahun) David K Chirchir, Daudi M Nyaanga, dan Jason M Githeko (2013) Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Judul Penelitian Metode Hasil Penelitian Effect of Binder Types and Amount on Physical and Combustion Characteristic Bahan baku yang sekam padi, debu arang,dan ampas tebu. Rasio bahan baku yang sekam padi : debu arang : ampas tebu = 6 : 1 : 3 dengan konsentrasi tiap perekat (molase, kotoran sapi, dan tanah liat) 10%, 15% dan 25%. Densitas paling tinggi dihasilkan briket dengan konsentrasi perekat molase 25% yaitu 0,703 g/cm 3. Nilai kalor paling tinggi dihasilkan briket dengan konsentrasi perekat molase 10%. 3
Emerhi, E.A (2011) Asmamaw, Kindie Fan Mulugeta, Nigussie (2013) Physical and Combustion Properties of Briquettes Produced from Sawdust of Three Harwood Species and Different Organic Binders Experimental Investigations on Briquettes Produced from Maize Cobs and Rice Husk Bahan baku yang serbuk gergaji tiga jenis kayu keras yaitu jenis Afzelia Africana, Terminalia Superba, dan Melicia Elcelsa. Variasi bahan baku yang digunakan adalah campuran perbandingan bahan baku yang digunakan yaitu serbuk gergaji : kotoran sapi = 70 : 30, serbuk gergaji : abu kayu = 70 : 30, serbuk gergaji : pati = 70 : 15 dengan campuran serbuk gergaji tiap kombinasi = 50 : 50 Variasi bahan baku yang digunakan adalah 100% tongkol jagung ; campuran tongkol jagung dengan sekam padi (50% : 50%) dengan perekat dari umbi singkong (20% dan 30%), tekanan pengempaan 0,05 dan 0,26 MPa Nilai kalor yang paling tinggi dari campuran serbuk gergaji Afzelia africana dan Terminalia superba dengan perekat pati yaitu 3.316 kal/kg. Nilai fixed carbon yang paling tinggi diperoleh pada briket dari 100% tongkol jagung, 0,26 MPa dan konsentrasi perekat 20% sebesar 4589 kal/kg. Nilai uji kalor paling tinggi yaitu briket dari 100% tongkol jagung, 0,26 MPa dan konsentrasi perekat 30%. 4
Lia Dwi Heruwati, 2009 Pengaruh Variasi Tekanan Pada Pembuatan Briket Arang Tempurung Kelapa Dengan Perekat Daun Jambu Mete Muda (Anacardium Occidentale L.) Terhadap Nilai Kalor Yang Dihasilkan Bahan baku yang arang tempurung kelapa menggunakan perekat daun jambu mete muda. Perbandingan arang tempurung kelapa dengan perekat adalah 87,5% : 12,5% dengan variasi tekanan 50 kg/cm 2, 100 kg/cm 2, 200 kg/cm 2, dan 300 kg/cm 2. Nilai kalor paling tinggi diperoleh pada tekanan 300 kg/cm 2 yaitu 4,332 kkal/kg = 4.332 kal/kg. 1.2 RUMUSAN MASALAH Pembuatan briket menggunakan kombinasi bahan baku sekam padi dan ketaman kayu belum pernah diteliti padahal ketaman kayu dan sekam padi merupakan limbah yang cukup besar dihasilkan dari industri kayu dan pertanian. Pada penelitian ini digunakan sekam padi dan ketaman kayu sebagai bahan baku dalam pembuatan briket. Perekat yang digunakan yaitu daun jambu mete karena daun jambu mete merupakan perekat organik memiliki sifat ramah lingkungan dan mudah didapat dibandingkan perekat anorganik. Oleh karena itu, perlu diteliti bagaimana pengaruh kombinasi komposisi serta ukuran partikel sekam padi dan ketaman kayu yang terbaik dengan perekat daun jambu mete terhadap sifat briket dan bagaimana kualitas briket yang dihasilkan. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Beberapa tujuan penelitian yang dicapai antara lain: 1. Menentukan komposisi serta ukuran partikel sekam padi dan ketaman kayu yang terbaik pada proses pembuatan briket. 2. Menentukan sifat fisik briket yang paling baik dari beberapa jenis perlakuan yang dilakukan. 5
1.4 MANFAAT PENELITIAN Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Bagi Peneliti Dapat memberikan wawasan tambahan dalam bidang ilmu pengetahuan terkait penerapannya dalam mengkonversi limbah menjadi suatu bahan bakar alternatif. 2. Bagi Perguruan Tinggi Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan penelitian selanjutnya. 3. Bagi Masyarakat Dapat diterapkan dalam kehidupan sehari hari sebagai alternatif bahan bakar dan meningkatkan nilai tambah limbah sekam padi dan ketaman kayu. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Lokasi proses pembuatan briket adalah di Laboratorium Proses Industri Kimia dan Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,, Medan serta Laboratorium Proses Manufaktur, Departemen Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Analisis produk briket yang dihasilkan adalah di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,, Medan dan Laboratorium Kimia Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,, Medan. Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 6 bulan. Adapun variabelvariabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Variabel tetap: a. Jenis bahan baku : sekam padi dan ketaman kayu mahoni. b. Jenis perekat : daun jambu mete c. Suhu pengarangan T = 400 C d. Waktu pengarangan : 2 jam e. Konsentrasi perekat : 12,5 % f. Tekanan pengempaan 85 kg/cm 2 6
2. Variabel bebas: a. Rasio sekam padi dengan ketaman kayu : 1:1 ; 1:2 ; 2:1 b. Ukuran partikel : 50 mesh, 70 mesh, dan 100 mesh c. Proses Pengarangan (PP): - PP 1 : Masing-masing bahan baku diarangkan kemudian dicampur - PP 2 : Kedua bahan baku dicampur kemudian diarangkan Ketaman kayu mahoni yang digunakan pada penelitian ini diperoleh dari tempat pembuatan furniture di daerah Medan Johor sedangkan bahan baku sekam padi diperoleh dari pasar di daerah Padang Bulan. Daun jambu mete yang digunakan sebagai perekat dalam penelitian ini didapatkan dari Fakultas Hukum,. Analisis yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi analisis pada produk yang dihasilkan terdiri dari : 1. Analisis kadar air (basis kering) 2. Analisis kadar senyawa volatil 3. Analisis kadar abu 4. Analisis fixed carbon 5. Uji kalor 7