PEMBUATAN BIOBRIKET DARI LIMBAH FLY ASH PABRIK GULA DENGAN PEREKAT LUMPUR LAPINDO Ahmad Fauzul A (2311 030 053) Rochmad Onig W (2311 030 060) Pembimbing : Ir. Imam Syafril, MT.
LATAR BELAKANG MASALAH Sumber energi yg mulai menipis Ketersediaan Fly Ash melimpah Sumber lahan kritis yg belum tereksploitasi pemanfaatannya
SOLUSI konversi energi ke biomassa Biomassa adalah bahan organik yg dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. PEMBUATAN BIOBRIKET dari LIMBAH FLY ASH PABRIK GULA DENGAN PEREKAT LUMPUR LAPINDO
MENGAPA DEMIKIAN?? Limbah biomassa dan sampah bisa menjadi salah satu pilihan sumber energi alternatif. Contoh nyata pemanfaatan biomassa yg berasal dari produk limbah aktivitas kehutanan dan perkebunan dan telah dilaksanakan yaitu briket Pada penelitian Amanda (2012) menyatakan bahwa kandungan lumpur lapindo yg berperan dalam meningkatkan nilai kalori briket arang kayu adalah Fe karena memiliki nilai konduktivitas termal yang tinggi sehingga dapat meningkatkan nilai kalori.
PERUMUSAN MASALAH 1. Menentukan rasio campuran dari komposisi biobriket yang mempunyai nilai kalor optimum. 2. Menguji biobriket dari fly ash dengan perekat lumpur lapindo terhadap SNI. TUJUAN INOVASI PRODUK 1. Mengetahui pengaruh campuran komposisi dari fly ash dan lumpur lapindo terhadap nilai kalor. 2. Mengetahui lamanya waktu penyalaan dari biobriket. 3. Membandingkan kadar air dan nilai kalor biobriket dari fly ash dengan penambahan lumpur lapindo sebagai perekat dengan biobriket SNI.
TINJAUAN PUSTAKA Biobriket merupakan salah satu sumber energi alternatif yg dapat digunakan untuk menggantikan sebagian dari kegunaan minyak tanah. Biobriket merupakan bahan bakar yg berwujud padat dan berasal dari sisa-sisa bahan organik. Bahan baku pembuatan arang biobriket pada umumnya berasal dari, tempurung kelapa, serbuk gergaji, dan bungkil sisa pengepresan biji-bijian.
Fly ash dan bottom ash adalah terminologi umum untuk abu terbang yang ringan dan abu relatif berat yang timbul dari suatu proses pembakaran suatu bahan yang lazimnya menghasilkan abu. Abu pembakaran ampas tebu merupakan hasil perubahan kimiawi dari pembakaran ampas tebu murni. Ampas tebu yang digunakan sebagai proses pada bahan bakar untuk memanaskan boiler dengan suhu mencapai 550 0-600 o C dan lama pembakaran setiap 4-8 jam dilakukan pengangkutan atau pengeluaran abu dari dalam boiler, karena jika dibiarkan tanpa dibersihkan akan terjadi penumpukan yang akan mengganggu proses pembakaran ampas tebu berikutnya
Hasil analisa kandungan serbuk lumpur lapindo dan serbuk arang kayu Lumpur Lapindo No Unsur Persen (%) 1 Fe 37,36 2 Si 37 3 Al 7 4 Ca 6,67 5 K 5,03 Penambahan perekat lumpur lapindo selain menaikkan nilai kalor juga dalam pembuatan briket bertujuan agar partikel saling berikatan dan tidak mudah hancur.
Nilai Kalor Beberapa Bahan Bakar No Bahan Bakar Nilai Kalor (kal/gr) 1 Kayu Kering 4490,303 2 Batu bara muda 1886,883 3 Batu bara 6998,185 4 Arang kayu 7045,954 5 Minyak bumi mentah 10079,297 6 Bahan bakar minyak 10222,605 7 Gas Alam 9721,028 SNI BIOBRIKET SNI Parameter no.1/4931/2010 Kadar Air (%) 8 Kadar Abu (%) 8 Zat Terbang (%) 15 Nilai Kalori 5000 kal/ gram (Cal/g) Fixed Carbon 77 (%)
METODOLOGI PERCOBAAN
HASIL ANALISA BAHAN No. Sifat Fly Ash PG. Mojopanggung Fly Ash PG. Candi Lumpur Lapindo 1. 2. Kadar air (%) Kadar abu (%) 0,3 0,3 6,3 42,32 43,33 - No. Nama bahan baku Nilai kalor (kcal/kg) 1. Fly Ash PG. Mojopanggung 1224 2. Fly Ash PG. Candi 1211
HASIL ANALISA BIOBRIKET Hasil Uji Biobriket tanpa menggunakan Oksidator % Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/2010 Komposisi Fly Ash Mojo Cand Pang i gung Starch Tekanan (kpa) Kadar Air (%) Mojo Panggu ng Candi Cepat Penyalaan (detik) Mojo Candi Panggung Laju Pengurangan Masa (gr) Mojo Candi Panggung Nilai Kalor (Kkal/kg) Mojo Panggung Candi Kadar Air (%) Nilai Kalor (Kkal/ kg) 80 20 20 5,6 5,7 443 451 0,00227 0,00204 1710 1615 8 5000 30 5,6 5,9 471 477 0,00196 0,00297 90 10 20 4,9 5,3 432 435 0,0022 0,00266 1723 1717 30 5,4 5,4 466 464 0,00185 0,00206
Hasil Uji Biobriket dengan Perekat Lumpur Lapindo tanpa oksidator Komposisi Fly Ash Mojo Pangg ung % Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/2010 Ca ndi Lumpur Lapindo Tekanan (kpa) Kadar Air (%) Mojo Panggung Candi Cepat Penyalaan (detik) Mojo Candi Panggung Laju Pengurangan Masa (gr) Mojo Candi Panggung Nilai Kalor (Kkal/kg) Mojo Pangg ung 80 20 20 5,8 6,1 394 391 0,00253 0,00181 2352 2100 8 5000 Cand i Kadar Air (%) Nilai Kalor (Kkal/k g) 30 5,2 5,7 417 414 0,00196 0,0024 90 10 20 5,6 5,6 376 384 0,00275 0,00246 2600 2442 30 4,7 4,9 408 411 0,00193 0,00196
Hasil Uji Biobriket dengan Penambahan Oksidator % Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/201 0 Komposisi Fly Ash Mojo Pangg ung C a n di Starch Tekan an (kpa) Kadar Air (%) Mojo Panggu ng Candi Cepat Penyalaan (detik) Mojo Panggu ng Candi Laju Pengurangan Masa (gr) Mojo Panggung Candi Nilai Kalor (Kkal/kg) Mojo Pangg ung 70 20 20 6,2 6,3 392 387 0,0022 0,00218 3745 3679 8 5000 30 5,4 5,5 407 402 0,00247 0,00249 80 10 20 5,3 5,8 377 371 0,00194 0,00266 3753 3688 30 5,3 5,1 389 394 0,0019 0,00209 Candi Kadar Air (%) Nilai Kalor (Kkal/k g)
Hasil Uji Biobriket dengan Perekat Lumpur Lapindo menggunakan Oksidator % Bahan Bio Briket Hasil Uji Percobaan SNI no.1/4931/2010 Komposisi Fly Ash Mojo Panggu ng Can di Lumpur Lapindo Tekana n (kpa) Kadar Air (%) Mojo Panggun g Candi Cepat Penyalaan (detik) Mojo Panggung Candi Laju Pengurangan Masa (gr) Mojo Panggung Candi Nilai Kalor (Kkal/kg) Mojo Panggun g Cand i Kada r Air (%) Nilai Kalor (Kkal/kg ) 70 20 20 6,3 5,8 315 332 0,00277 0,00291 3821 3811 8 5000 30 6,2 5,9 337 341 0,00201 0,00217 80 10 20 5,4 5,4 310 321 0,00166 0,0026 3929 3880 30 5,6 5,4 326 333 0,00256 0,00172
Grafik Perbandingan Komposisi bahan dengan perekat Lumpur Lapindo terhadap Nilai Kalor Nilai Kalor (Kkal/Kg) 2700 2650 2600 2550 2500 2450 2400 2350 2300 2250 2200 2150 2100 2050 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 Komposisi PG MojoPanggung PG Candi
Grafik Perbandingan Komposisi bahan perekat Lumpur Lapindo dengan penambahan oksidator terhadap Nilai Kalor Nilai Kalor (Kal/Kg) 4000 3980 3960 3940 3920 3900 3880 3860 3840 3820 3800 3780 3760 3740 3720 3700 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 Komposisi PG MojoPanggung PG Candi
PEMBAHASAN Bahwa nilai kalor semakin besar seiring dengan banyaknya komposisi bahan baku. Namun dikarenakan biobriket mempunyai sifat higroskopis (mudah menyerap air dalam udara yang lembab) mempengaruhi nilai kalor biobriket tersebut. Pada penelitian ini, nilai kalor terbesar dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 80% Fly Ash dari PG MojoPanggung dan 10% starch berupa Lumpur Lapindo yaitu 3929 kkal/kg dengan 10% oksidator Sedangkan nilai kalor terkecil dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 80% Fly Ash dari PG Candi dan 20% starch berupa kanji yaitu sebesar 1615 kkal/kg. Jika dikaitkan dengan nilai kalor dari tiap bahan baku, maka semakin banyak campuran dari komposisi suatu biobriket dengan penambahan starch berupa Lumpur Lapindo di dalamnya dapat meningkatkan nilai kalor dari tiap-tiap bahan baku tersebut.
Perekat Kanji tanpa Oksidator Perekat Kanji dengan Oksidator Cepat Penyalaan (detik) Perekat Lumpur Lapindo tanpa Oksidator Perekat Lumpur Lapindo dengan Oksidator Mojopanggung Candi Mojopanggung Candi Mojopanggung Candi Mojopanggung Candi 443 451 392 387 394 391 315 332 471 477 407 402 417 414 337 341 432 435 377 371 376 384 310 321 466 464 389 394 408 411 326 333 bahwa besar kecilnya waktu yang diperlukan (lama waktu) untuk penyalaan awal biobriket dipengaruhi oleh : Penambahan Oksidator pada komposisi dari biobriket & Kadar air dari briket yg banyak, maka penyalaan awal biobriket semakin lama Pada penelitian ini, waktu penyalaan awal terbesar (penyalaan awal lama) dihasilkan oleh biobriket dari PG Candi dengan komposisi 80% fly ash dan 20% starch berupa tepung kanji yaitu 477 detik, sedangkan penyalaan awal terkecil (penyalaan awal cepat) dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 80% fly ash, 10% perekat berupa lumpur lapindo, 10% oksidator, yaitu sebesar 310 detik.
KESIMPULAN Kesesuaian Biobriket Hasil Penelitian dengan Biobriket Pasaran. Kadar Air Biobriket hasil penelitian memiliki range kadar air sebesar 4,5 6,5 %, sedangkan biobriket SNI memiliki nilai kadar air sebesar 8%. Perbandingan hasil analisa kadar air biobriket hasil penelitian dengan biobriket SNI dapat dilihat pada tabel. Dari pernyataan tersebut dapat diketahui bahwa biobriket hasil penelitian lebih baik daripada biobriket SNI. Nilai Kalor Biobriket hasil penelitan menghasilkan nilai kalor tertinggi sebesar 3929 kcal/kg sedangkan biobriket SNI memiliki nilai kalor sebesar 5000 kcal/kg. Dari pernyataan tersebut, dapat diketahui bahwa biobriket hasil penelitian masih belum memenuhi syarat, selisihnya jauh berbeda dengan nilai kalor biobriket SNI. Dengan demikian biobriket hasil penelitian belum sepenuhnya layak apabila dijual di pasaran.
Neraca Massa Kapasitas Produksi Operasi Satuanmassa Basis waktu : 100kg/hari : 330 hari/tahun : kg : 1 hari Basis Praktikum Bahan awal Hasil jadi Fly ash 54 Wet briket 47,63 lapindo 6 Briket jadi 45,65 Air lapindo 5,14 65,14 Nb : densitas air lapindo 1,028
Neraca Massa Mixer Fungsi : Menghomogenkan campuran Lumpur Lapindo 13,14 kg/hari Fly Ash 118,29 kg/hari Mixer Air Lumpur Lapindo 11,26 kg/hari Campuran biobriket 142,69 kg/hari
Fly Ash : SiO 2 = 71 % x 118,29= 83,99 Al 2 O 3 = 1,9 % x 118,29 = 2,25 Fe 2 O 3 = 7,8 % x 118,29 = 9,23 CaO = 3,4 % x 118,29 = 4,02 MgO = 0,3 % x 118,29 = 0,35 K 2 O = 8,2 % x 118,29 = 9,70 P 2 O 5 = 3,0 % x 118,29 = 3,55 MnO = 0,2 % x 118,29 = 0,24 H 2 O = 0,3 % x 118,29 = 0,35 Impurities = 3,9 % x 118,29 = 4,61 Total = 118,29 kg/hari Neraca Massa Air Lumpur Lapindo = 11,26 kg/hari Lumpur Lapindo : Fe = 37,36 % x 13,14 = 4,91 Si = 37 % x 13,14 = 4,86 Al = 7 % x 13,14 = 0,92 Ca = 6,67 % x 13,14 = 0,88 K = 5,03 % x 13,14 = 0,66 H 2 O = 6,3 % x 13,14 = 0,83 Impuroties = 0,64 % x 13,14 = 0,08 Total = 13,14 kg/hari Bahan Keluar Campuran Biobriket = 142,69 kg/hari Masuk Fly Ash 118,29 Lumpur lapindo 13,14 Air lumpur 11,26 Campuran biobriket Keluar 142,69 Total 142,69 142,69
Neraca massa Alat Press Fungsi : memampatkan campuran biobriket Campuran biobriket I42,69kg/hari Alat Press Mass Loss 38,36 kg/hari Campuran biobriket I42,69kg/hari Bahan Masuk: Campuran Biobriket = 142,69 Bahan Keluar Wet Biobriket = 104,33 Mass loss = a Mass balance Bahan masuk = Bahan Keluar Campuran biobriket = wet biobriket + mass loss 142,69 = 104,33 + a a = 38,36
Neraca Massa Bahan Masuk Bahan Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Campuran biobriket 142,69 Wet biobriket 104,33 Mass loss Air CampuranBriket 3,41 34,95 Total 142,69 Total 142,69
Neraca Massa Oven Fungsi : mengurangi kadar air biobriket Wet biobriket 104,33 kg/hari Dryer Dry biobriket 100 kg/hari H 2 O 4,33 kg/hari Bahan Masuk: Wet biobriket = 104,34 Bahan Keluar Dry Biobriket = 100 H 2 O = a Mass balance : Bahan masuk = Bahan Keluar Wet biobriket = Dry biobriket + H 2 O 104,34 = 100 + a a = 4,33
Neraca massa Bahan Masuk Bahan Keluar Komponen Massa (kg) Komponen Massa (kg) Wet biobriket 104,33 Dry biobriket Mass loss 100 4,33 Total 104,33 Total 4,33
NERACA PANAS Aliran (2) H 2 O Neraca Panas Pengovenan biobriket Fungsi : mengurangi kadar air biobriket Kondisi operasi : T= 105 0 C P = 1 atm Aliran (1) Wet biobriket Oven Aliran (3) Q supply Aliran (4) Dry biobriket Q Masuk Aliran 1 Wet biobriket Massa (kg/hari) Cp (kj/kg o K) T ( 0 K) T-Tref ( 0 K) H (kj/hari) 104,33 22,181 303 5 11570,72 Q total masuk = aliran 1 + aliran 3 = 11570,72+ Q supplay
Q keluar Aliran 2 = 11055,06 kj/hari 1. H air pada suhu 100 0 C Massa Cp T awal T akhir T H (kg/hari) (kj/kg 0 K) ( 0 K) ( 0 K) ( 0 K) (kj/hari) 4,33 4,2296 303 373 70 1281,99 2. H air pada suhu 100 0 C Massa (kg/hari) Panaslaten (HV-HL) (kj/kg) H (kj/hari) 4,33 2257,06 9773,07 Aliran 4 Massa (kg/hari) Cp (kj/kg o C) T-T ref ( 0 C) H (kj/hari) Dry biobriket 100 22,181 75 166357,5
Q total keluar = aliran 2 + aliran 4 = 11055,06 + 166357,5 = 177412,56 kj Q supply + Q-in = Q-out + Q-loss Q supply + Q-in = Q-out + 5 % Q supply 95 % Q supply = Qout Qin 95 % Q supply = 177412,56 11570,72 95 % Q supply = 165841,84 Q supply = 174570,36 Masuk Q masuk (kj) Keluar Q keluar (kj) Aliran 1 Wet biobriket Aliran 3 Q supply Neraca Panas Pengeringan biobriket 11570,72 174570,36 Aliran 2 H 2 O Aliran 4 Dry biobriket Qloss 11055,06 166357,5 8728,52 Q total masuk 186141,08 Q total keluar 186141,08
ESTIMASI BIAYA Investasi Bahan Habis Pakai (Variable Cost) selama 1 hari No Keterangan Kuantitas Harga (Rp.) Total Biaya (Rp.) A. Bahan Baku + Perlengkapan 1. Fly Ash 118,29 Kg 50.000 50.000 2. Lumpur lapindo 13,14 Kg 20.000 20.000 B. Utilitas 7. Air 12 L 4.000/m3 48 10. Listrik 48,5 kwh 1352/kWH 65.572 C. Lain-Lain 11. GajiKaryawan 2 Orang 35.000/orang 70.000 Sub-total 205.620 InvestasiAlat (Fixed Cost) selama 1 tahun NO Keterangan Kuantitas Harga (Rp.) Total Biaya (Rp.) 1. Oven briket 1 Unit 16.000.000 16.000.000 2. Alatpres 1 Unit 16.500.000 16.500.000 3. Tangki 1 Unit 200.000 200.000 Sub-total 32.700.000
Total Biaya Produksi dalam 1 hari = Rp.205.620,- Biaya Produksi Perbulan = Rp.205.620,- x 26 = RP.5.346.120,- Biaya Produksi Pertahun = RP.5.346.120,-x 12 = Rp.64.153.440,- Total Produksi Biobriket dalam 1 hari = 100 Kg Total Produksi Biobriket Perbulan = 100 x 26 = 2.600 Kg Total Produksi Biobriket Pertahun = 2600 Kg x 12 = 31.200 Kg Total Biaya Produksi = Fixed Cost (FC) + Variabel Cost (VC) = Rp.32.700.000,- + Rp. 64.153.440,- = Rp.96.853.440,-
Margin Keuntungan yang diinginkan = 30% dari HPP = 30% x Rp.3104,3.- = Rp.931,3,- Harga Jual Akhir = HPP + Marjin = Rp.3104.3.- + Rp.931.3.- = Rp.4035,6,- Dibulatkan = Rp.4000,- Total Penjualan = Rp.4000,- x 31200 kg = Rp.124.800.000,-
Perhitungan Biaya Unit yang dijual (Liter) Pendapatan Total (Rp.) BiayaTetap (Rp.) BiayaVariabel (Rp.) Biaya Total (Rp.) 2600 10400000 32700000 5346120 38046120 5200 20800000 32700000 10692240 43392240 7800 31200000 32700000 16038360 48738360 10400 41600000 32700000 21384480 54084480 13000 52000000 32700000 26730600 59430600 15600 62400000 32700000 32076720 64776720 18200 72800000 32700000 37422840 70122840 20800 83200000 32700000 42768960 75468960 23400 93600000 32700000 48115080 80815080 26000 104000000 32700000 53461200 86161200 28600 114400000 32700000 58807320 91507320 31200 124800000 32700000 64153440 96853440
GRAFIK BEP 140000000 Biaya dan Penjualan (Rp.) 120000000 100000000 80000000 60000000 40000000 20000000 0 Pendapatan Total Biaya Total Unit Penjualan (Kg)
TERIMA KASIH