Yunus Zarkati Kurdiawan / 2310100083

Makayasa Erlangga / 2310100140

Dosen Pembimbing :

Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng

PEMANFAATAN LIMBAH SEKAM PADI MENJADI BRIKET SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF DENGAN PROSES KARBONISASI

DAN NON-KARBONISASI

BAB I : PENDAHULUAN Latar Belakang, Tujuan, Manfaat, Batasan Masalah

Latar Belakang

Konsumsi energi di dunia sangat bergantung pada

bahan bakar fosil (± 80%)

Hasil limbah pertanian berupa sekam padi yang

sangat besar (± 17juta ton/tahun)

Briket Sekam Padi

Mengetahui rasio terbaik bahan perekat untuk pembuatan briket dari sekam padi

Mengetahui nilai heating value dan uji tekan briket dari sekam padi

Mengetahui efektifitas waktu bakar tiap 1 kg briket

Tujuan Penelitian

Manfaat Penelitian

Memberikan informasi tentang pembuatan briket dari sekam padi sebagai energi alternatif untuk meningkatkan nilai tambah dari sekam padi serta menciptakan lingkungan bersih dari limbah

sekam padi di sekitar area pertanian.

Batasan Masalah

Bahan baku pembuatan briket merupakan sekam padi dari Desa Kedondong, Kecamatan Kebonsari, Madiun

Bahan perekat yang digunakan adalah tepung tapioka

Proses yang digunakan adalah karbonisasi dan non-karbonisasi

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Sekam Padi, Briket, Proses Karbonisasi, Parameter Kualitas Briket, Penelitian Terdahulu

Sekam Padi

Sekam adalah bagian dari bulir padi-padian berupa lembaran kering bersisik yang melindungi bagian dalam bulir padi.

Pada proses penggilingan padi, sekam akan terpisah dari butir padi dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan.

Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20% - 30% dari bobot awal gabah.

Kandungan Sekam Padi

Sekam memiliki bulk density 125kg/ m3, nilai kalori antara 3300 - 3600 kkal/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU .

(Suharno,1979)

Briket

Briket adalah suatu bahan berupa serbuk potongan-potongan kecil yang dipadatkan dengan menggunakan mesin press dengan dicampur bahan perekat sehingga menjadi bentuk solid.

Perubahan ukuran material tersebut dilakukan melalui proses penggumpalan dengan penekanan dan penambahan atau tanpa penambahan bahan pengikat.

Syarat mutu briket arang kayu

sesuai Standar Nasional

Indonesia (SNI)

1. Kadar air maksimal 8 %

2. Bagian yang hilang pada pemanasan 950 oC maksimal 15 %

3. Kadar abu maksimal 8 %

4. Kalori (atas dasar berat kering) minimal 5000 kkal/kg

Parameter Kualitas Briket

1. Nilai Kalori

2. Kadar air

3. Kandungan zat terbang (volatile matters)

4. Kadar abu

Proses Karbonisasi

Karbonisasi biomassa atau yang lebih dikenal dengan pengarangan adalah suatu proses untuk menaikkan nilai kalor biomassa serta menghasilkan pembakaran yang bersih dengan sedikit asap. Hasil karbonisasi adalah berupa arang yang tersusun atas karbon dan berwarna hitam.

No Peneliti Nama Jurnal/Judul Penelitian Hasil Penelitian

1. Feri Puji dan

Fathul Alim

Skripsi Jurusan Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Diponegoro. 2012.

Optimasi Kondisi Operasi Pirolisis

Sekam Padi Sebagai briket.

- Kondisi Optimal : suhu = 390oC (90 menit)

- Nilai kalor = 5609,453 kal/gram

2. Dylla

Chandra dan

Ragil

Purwaningsih

Skripsi Jurusan Teknik Kimia FTI-

ITS. 2011. Pemanfaatan Limbah

Tongkol Jagung dan Tempurung

Kelapa Menjadi Briket Sebagai

Sumber Energi Alternatif dengan

Proses Karbonisasi dan Non-

Karbonisasi.

- Briket non karbonisasi dengan perekat sagu

memiliki nilai kalor = 6883,18 kkal/gram,

kadar air = 5,1%, volatile solid = 88,8% ,

kadar abu = 6,1% , kuat tekan = 0,952kg/cm2.

- Briket karbonisasi dengan perekat sagu

memiliki nilai kalor = 4112,88 kkal/gram,

kadar air = 7,1%, volatile solid = 77,4% ,

kadar abu = 15,5% , kuat tekan = 0,611 kg/cm2.

Penelitian Terdahulu

Penelitian Terdahulu No Peneliti Nama Jurnal/Judul Penelitian Hasil Penelitian

3. Siti Jamilatun Jurnal Rekayasa Proses Vol. 2 No. 2

Teknik Kimia Universitas Ahmad Dahlan

Yogyakarta. 2008. Sifat-Sifat Penyalaan

dan Pembakaran Briket Biomassa, Briket

Batubara dan Arang Kayu

Dibandingkan dengan briket biomassa

lain , briket tempurung kelapa memiliki

waktu pembakaran paling lama dengan

nilai kalor cukup tinggi yaitu sebesar

5.780 kal/gram, nyala api yang besar

dan relatif mudah dinyalakan.

4. Pallavi.H.V ,

Srikantaswamy.S,

Kiran B.M,

Vyshnavi.D.R and

Ashwin.C.A

Journal Dept of Environmental

Engineering, AIT, Chikmagalur, India.

2013. Briquetting Agricultural Waste as

an Energy Source.

Nilai kalor briket dari bagasse = 10439

kJ/kg, coffe husk = 11380 kJ/kg,

campuran bagasse dan coffe husk

dengan rasio 3:1 = 11126 kJ/kg .

BAB III : METODOLOGI Kondisi Operasi, Variabel, Alat dan Bahan, Prosedur Penelitian

Kondisi Operasi

Variabel Penelitian

Suhu pengeringan : 100°C Suhu karbonisasi : 400°C Sekam padi : 30 kg Perekat : Tepung Tapioka perbandingan tepung dan air = 250 gram / 1liter air Pelapis : Bentonit perbandingan bentonit dan air = 0,5 kg / 1 liter air

Proses yang digunakan • Metode Karbonisasi • Metode Non Karbonisasi Ratio komposisi sekam padi dan bahan perekat (massa) • 90 : 10 • 85 : 15 • 80 : 20 • 75 : 25 • 70 : 30

Peralatan Briket dari limbah sekam padi

1 2 4 3 5

Alat pencetak briket Keterangan : 1. Penekan briket 4. Tuas Hydraulic Pump 2. Tempat input bahan baku 5. Pressure Gauge 3. Hydraulic Pump

Furnace

Sekam Padi Diperoleh dari Desa Kedondong, Kecamatan Kebonsari, Madiun

Bentonit Sebagai pelapis briket agar tidak menyerap air dan lebih keras

Tepung tapioka Sebagai bahan perekat briket sekam padi

Bahan Penelitian

Briket dari limbah sekam padi

Sekam Padi

- Analisa komposisi - Analisa kadar air

Karbonisasi sekam padi hingga menjadi arang

sekam padi pada furnace

Pencampuran bahan baku dengan bahan perekat

(sesuai variabel)

Pencetakan briket dengan ukuran

diameter = 10 cm, tinggi = 5,5 cm

Pengeringan briket selama 2-3 hari

dengan sinar matahari

Pelapisan briket dengan bentonit

Produk Briket terbentuk

Uji pembakaran briket - Analisa kadar air - Analisa volatile matters - Analisa kadar abu - Analisa heating value - Analisa kuat tekan

Non-Karbonisasi

Kar

bo

nis

asi

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Bahan dan Mutu Briket

Parameter Uji Hasil Uji (%)

Kadar air 10,84

Kadar abu 27,35

Protein 4,08

Serat Kasar 16,48

Karbohidrat 11,38

Lemak 0,21

Lain-lain 29,66

Uji Bahan Sekam Padi

Komposisi Sekam Padi dari Desa Kedondong, Kecamatan Kebonsari, Madiun Hasil Uji Laboratorium

Hasil Analisa Mutu Briket

Analisa Kadar Air Analisa kadar air untuk mengetahui kandungan air produk briket. Analisa ini dilakukan dengan memanaskan sampel briket dalam oven dengan temperatur 100°C.

Hasil Analisa Kadar Air Grafik Kadar Air Briket Non Karbonisasi Grafik Kadar Air Briket Karbonisasi

6,90

7,00

7,10

7,20

7,30

7,40

7,50

7,60

7,70

7,80

0 5 10 15 20 25 30 35

%K

ad

ar

Air

% Bahan Perekat

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 5 10 15 20 25 30 35

% K

ad

ar

Air

% Bahan Perekat

Analisa Volatile Matter

Analisa volatile matter dilakukan untuk mengetahui bagian yang hilang dari briket menjadi gas/uap pada saat proses pembakaran dengan suhu 900°C selama 15 menit pada cawan terbuka.

Hasil Analisa Volatile Matter Grafik Volatile Matter Briket Non Karbonisasi Grafik Volatile Matter Briket Karbonisasi

44,80

45,00

45,20

45,40

45,60

45,80

46,00

46,20

46,40

0 5 10 15 20 25 30 35

% V

ola

tile

Ma

tter

% Bahan Perekat

58,50

59,00

59,50

60,00

60,50

61,00

61,50

0 5 10 15 20 25 30 35

% V

ola

tile

Ma

tter

% Bahan Perekat

Analisa Kadar Abu Abu yang terkandung dalam bahan bakar padat adalah mineral yang tidak dapat terbakar dan tertinggal setelah proses pembakaran dan reaksi-reaksi yang menyertainya selesai.

Hasil Analisa Kadar Abu Grafik Kadar Abu Briket Non Karbonisasi Grafik Kadar Abu Briket Karbonisasi

15,20

15,30

15,40

15,50

15,60

15,70

15,80

15,90

16,00

16,10

0 5 10 15 20 25 30 35

%K

ad

ar

Ab

u

% Bahan Perekat

10,60

10,80

11,00

11,20

11,40

11,60

11,80

12,00

0 5 10 15 20 25 30 35

% K

ad

ar

Ab

u

% Bahan Perekat

Analisa Fixed Carbon Fixed carbon adalah komponen yang bila terbakar tidak membentuk gas atau bisa juga disebut kandungan karbon tetap yang terdapat pada bahan bakar padat yang berupa arang.

Hasil Analisa Fixed Carbon Grafik Fixed Carbon Briket Non Karbonisasi Grafik Fixed Carbon Briket Karbonisasi

30,40

30,60

30,80

31,00

31,20

31,40

31,60

31,80

32,00

32,20

0 5 10 15 20 25 30 35

% F

ixed

Ca

rbo

n

% Bahan Perekat

21,00

21,50

22,00

22,50

23,00

23,50

24,00

0 5 10 15 20 25 30 35

%

Fix

ed C

arb

on

% Bahan Perekat

Analisa Heating Value Analisa heating value dilakukan untuk mengetahui nilai kalor yang terkandung dalam setiap produk briket. Nilai kalor adalah nilai yang menyatakan jumlah panas yang terkandung dalam bahan bakar.

Hasil Analisa Heating Value Grafik Heating Value Briket Non Karbonisasi Grafik Heating Value Briket Karbonisasi

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 5 10 15 20 25 30 35

Nil

ai

Ka

lori

(k

ka

l/k

g)

% Bahan Perekat

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 5 10 15 20 25 30 35

Nil

ai

Ka

lori

(k

ka

l/k

g)

% Bahan Perekat

Analisa Waktu Penyalaan

Analisa titik nyala dilakukan untuk mengetahui lama waktu yang dibutuhkan briket untuk menyala.

Hasil Analisa Waktu Penyalaan Grafik Waktu Penyalaan Briket Non Karbonisasi Grafik Waktu Penyalaan Briket Karbonisasi

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

0 5 10 15 20 25 30 35

Wa

ktu

Pen

ya

laa

n (

men

it)

% Bahan Perekat

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35

Wa

ktu

Pen

ya

laa

n (

men

it)

% Bahan Perekat

Analisa Lama Pembakaran

Analisa lama pembakaran dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan briket terbakar habis menjadi abu.

Hasil Analisa Lama Pembakaran Grafik Lama Pembakaran Briket Non Karbonisasi Grafik Lama Pembakaran Briket Karbonisasi

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 5 10 15 20 25 30 35

La

ma

Pem

ba

ka

ran

(m

enit

)

% Bahan Perekat

112

114

116

118

120

122

124

126

0 5 10 15 20 25 30 35

La

ma

Pem

ba

ka

ran

(m

enit

)

% Bahan Perekat

Grafik Kuat Tekan Briket Non Karbonisasi Grafik Kuat Tekan Briket Karbonisasi

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0 5 10 15 20 25 30 35

Ku

at

Tek

an

(k

g/c

m2)

% Bahan Perekat

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 5 10 15 20 25 30 35

Ku

at

Tek

an

(k

g/c

m2)

% Bahan Perekat

Analisa Kuat Tekan Analisa kuat tekan briket dilakukan untuk mengetahui seberapa besar daya tahan briket yang berpengaruh pada saat pengemasan, pengangkutan dan pemasarannya.

Hasil Analisa Kuat Tekan

Briket Terbaik Hasil Penelitian

Berdasarkan hasil yang didapat, briket dengan hasil terbaik ditunjukkan pada briket dengan variabel rasio perekat sebesar 80:20 karena mempunyai hasil heating value dari briket tersebut cukup besar serta kuat tekan yang cukup baik. Bila dibandingkan dengan variabel perekat yang lebih rendah heating value dari briket akan lebih besar, namun kuat tekan dari briket sangatlah kecil sehingga tidak dapat membentuk sebuah briket karena rapuh. Begitu pula dengan variabel perekat yang lebih tinggi, kuat tekan dari briket cukup besar namun memiliki heating value yang kecil.

Perbandingan standar kualitas briket hasil penelitian, briket arang kayu sesuai SNI dan batubara

Parameter Briket Sekam Padi

non Karbonisasi

Briket Sekam Padi

Karbonisasi

Briket Arang Kayu

SNI

Batubara

(PT. Bukit Asam)

Nilai kalor (kkal/kg) 3922 5190 5000 6900

Kadar air (%) 5,758 7,381 < 8 12

Volatile matter (%) 59,459 45,714 < 15 36,5

Kadar Abu (%) 11,594 15,635 < 8 < 8

Kuat tekan (kg/cm2) 0,646 0,269 - 20

Analisa Ekonomi

Harga Produksi Briket (per 1 kg Briket)

Bahan Baku : Sekam Padi (Rp3000/50kg) = Rp 60 /kg briket

Tepung Tapioka (Rp6500/kg) = Rp 1625 /kg briket

Bentonit (Rp4000/kg) = Rp 40 / kg briket

Jasa Produksi + Utilitas + Alat Pencetak = Rp 140 / kg briket

TOTAL = Rp 2000 / kg briket

Harga Batu Bara (PT. Bukit Asam) = Rp 830 / kg

Harga LPG = Rp 15000 / 3kg

= Rp 5000 / kg

Analisa Ekonomi

Perbandingan Kebutuhan Batu Bara dan Briket Sekam Padi (Skala Industri) Heating Value Batu Bara = 6900 kkal / kg Heating Value Briket Sekam Padi Karbonisasi = 5190 kkal / kg Q Batu Bara : Q Briket = 6900 : 5190 1 : 1,33 Kebutuhan Briket untuk menggantikan kebutuhan 1 kg Batu Bara adalah 1,33 kg Harga Briket Alternatif Batu Bara = 1,33 x Rp 2000 = Rp 2660 Ditinjau dari segi ekonomi, batu bara tidak layak digantikan dengan briket sekam padi karena harga briket yang lebih mahal Rp 1830 dari harga batu bara

Analisa Ekonomi

Perbandingan Kebutuhan LPG dan Briket Sekam Padi (Skala Rumah Tangga)

Heating Value LPG = 11200 kkal / kg

Heating Value Briket Sekam Padi Karbonisasi = 5190 kkal / kg

Q LPG : Q Briket = 11200 : 5190

1 : 2,158

Kebutuhan Briket untuk menggantikan kebutuhan 1 kg LPG adalah 2,158 kg

Harga Briket Alternatif LPG = 2,158 x Rp 2000 = Rp 4316

Ditinjau dari segi ekonomi, LPG layak digantikan dengan briket sekam padi karena harga briket yang lebih murah Rp 684 dari harga LPG

Analisa Ekonomi

Rekomendasi untuk alternatif bahan bakar untuk skala industri

Heating Value Batu Bara = 6900 kkal / kg

Heating Value Sekam Padi = 4000 kkal / kg

Q Batu Bara : Q Sekam Padi = 6900 : 4000

1 : 1,725

Kebutuhan Sekam Padi untuk menggantikan kebutuhan 1 kg Batu Bara adalah 1,725 kg

Harga Sekam Padi Alternatif Batu Bara = 1,725 x Rp 60 = Rp 103,5

Lampiran Gambar Briket Karbonisasi Briket Non-Karbonisasi

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Briket sekam padi terbaik hasil penelitian ini adalah briket karbonisasi dengan variabel sekam padi : perekat sebesar 80 : 20 . 2. Nilai kalori dan kuat tekan briket : Metode non karbonisasi Variabel sekam padi : perekat = 80 : 20 mempunyai nilai kalori = 3922 kkal; kuat tekan = 0,646 kg/cm2 Metode karbonisasi Variabel sekam padi : perekat 80 : 20 mempunyai nilai kalori = 5190 kkal ; kuat tekan = 0,269 kg/cm2

3. Lama pembakaran briket : Metode non karbonisasi Variabel sekam padi : perekat = 80 : 20 mempunyai lama pembakaran 117 menit Metode karbonisasi Variabel sekam padi : perekat = 80 : 20 mempunyai lama pembakaran 98 menit

Saran

Pada penelitian selanjutnya dapat ditambahkan variasi campuran bahan baku atau perekat yang lain untuk mendapatkan karakteristik briket yang lebih baik, serta mencari temperatur dan waktu ideal proses karbonisasi untuk dapat memaksimalkan hasil karbonisasi dari bahan baku.

TERIMA KASIH