Coretan Ilmu

MAKALAH TERMODINAMIKA

PERBANDINGAN KUALITAS BRIKET TERHADAP VARIASI KADAR TEMPURUNG KELAPA DAN KAYU SEBAGAI FUNGSI KALOR

Disusun Oleh : Rahmad Rido Wiradinata

Dosen Pengampu:

Mariyamah, M.T

“Makalah ini dibuat untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Termodinamika Semester Ganjil Tahun Ajaran 2018/2019.”

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI RADEN FATAH PALEMBANG

2018

BAB I

PENDAHULUAN

I. Pendahuluan

Energi merupakan suatu kompenen kebutuhan hidup yang sangat penting. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan melainkan hanya dapat diubah kebentuk lain yang lebih bermanfaat guna untuk memenuhi kebutuhan hidup. Seperti halnya pemanfaatan minyak bumi dan gas alam sebagai penghasil energi. Terutama negara-negara yang menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar perindustriannya. Hal tersebut merupakan masalah besar yang dihadapi manusia dewasa ini. Karena benda tersebut tidak dapat diperbaharui lagi penggunaannya, dan persediaannya makin menipis.

Apabila hal tersebut dibiarkan secara terus menerus, tanpa memperhitungkan sumber cadangan minyak bumi yang tersisa, maka manusia akan kekurangan sumber energi tersebut. Akibatnya manusia akan kesulitan mendapatkan barang tambang minyak bumi.

Kelangkaan minyak tanah dan mahalnya harga elpiji sebagai konversi minyak tanah memicu munculnya kebutuhan akan sumber energi alternatif. Hal ini tertera dalam Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional, yang menyatakan bahwa pemerintah mengajak kepada seluruh pihak maupun kalangan masyarakat Indonesia untuk mensukseskan pengembangan sumber energi 2 alternatif pengganti bahan bakar minyak. Adanya sumber energi terbarukan (renewable) dibutuhkan untuk penyediaan sumber energi secara berkesinambungan (sustainable). Hal ini akan lebih baik lagi apabila berasal dari limbah, sehingga dapat menurunkan biaya produksi dan mengurangi efek negatif penumpukan limbah terhadap lingkungan.

Oleh karena itu perlu dipikirkan bahan alternatif baru penghasil energi kalor yang lain. Pemanfaatan bahan organik sebagai pengganti penghasil kalor seperti briket merupakan hal yang tepat. Karena bahan organik dipastikan selalu dapat diproduksi ulang oleh manusia.

II. Rumusan Masalah

Bagaimana perbandingan kualitas briket terhadap variasi kadar tempurung kelapa dan kayu sebagai fungsi kalor ?

III. Tujuan

Untuk mengetahui perbandingan kualitas briket terhadap variasi kadar tempurung kelapa dan kayu sebagai fungsi kalor.

IV. Manfaat

1. Memahami cara pembuatan briket arang.

2. Memahami perbedaan uji nyala terhadap variasi briket yang dibuat.

3. Memahami uji lama pendidihan air terhadap variasi briket yang dibuat.

4. Memahami uji termal terhadap variasi briket yang dibuat.

5. Memahami manfaat briket dalam kehidupan sehari-hari.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Biomassa

Biomassa merupakan sumber energi alternatif terbarukan yang berasal dari tumbuhan-tumbuhan dan limbah. Biomassa merupakan bahan hayati yang biasanya dianggap sebagai sampah dan sering dimusnahkan dengan cara dibakar. Biomassa tersebut dapat diolah menjadi bio arang yang merupakan bahan bakar yang memiliki nilai kalor yang cukup tinggi dan dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari (Subroto, 2016).

Tempurung kelapa terletak dibagian dalam kelapa setelah sabut, dan merupakan lapisan yang keras dengan ketebalan 3-5 mm. Tempurung kelapa termasuk golongan kayu keras, dengan kadar air sekitar sembilan sampai sepuluh persen (dihitung berdasarkan berat kering). Kelapa secara kimia memiliki komposisi kimiawi hampir serupa dengan kayu yaitu tersusun dari lignin, cellulose dan hemicelluosses. Dengan komposisi yang berbeda-beda. Cellulose (C₆H₁₀O₅)N 33,61%, Hemicelluosses (C₅H₈O₄)N 19,27%, dan lignin (C₉H₁₀O₃)N 36,51%). kandungan bahan-bahan tersebut beragam sesuai dengan jenis kelapanya. Struktur yang keras disebabkan oleh silikat 15-19% dari berat keseluruhan buah kelapa (Sabit, 2011).

B. Briket Arang

Briket arang adalah arang yang diolah lebih lanjut menjadi bentuk briket (penampilan dan kemasan yang lebih menarik) yang dapat digunakan untuk keperluan energi sehari-hari. Pembuatan briket arang dari limbah industri pengolahan kayu dilakukan dengan cara penambahan perekat tapioka, di mana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk, dicapur perekat, dicetak (kempa dingin) dengan sistem hidroulik manual selanjutnya dikeringkan. Hasil penelitian Hartoyo, Ando dan Roliadi (1978) menyimpulkan bahwa kualitas briket arang yang dihasilkan setara dengan briket arang buatan Inggris dan memenuhi persyaratan yang berlaku di Jepang karena menghasilkan kadar abu dan zat mudah menguap yang rendah serta tingginya kadar karbon terikat dan nilai kalor. Selain itu hasil penelitian Sudrajat (1983) yang membuat briket arang dari 8 jenis kayu dengan perekat campuran pati dan molase menyimpulkan bahwa makin tinggi berat jenis kayu, karepatan briket arangnya makin tinggi pula. Kerapatan yang dihasilkan antara 0,45 – 1,03 g/cm3 dan nilai kalor antara 7290 – 7456 kal/g (Malik, 2013).

Kekuatan briket meningkat melalui pembriketan dengan tekanan dan dengan penambahan unsur pengikat partikel. Efek dari penambahan unsur pengikat partikel secara sederhana adalah menggabungkan gaya kohesi antar partikel dalam keadaan tertekan. Beberapa jenis bahan, seperti limbah pertanian, lebih mudah dibuat briket karena sudah mengandung unsur pengikat itu sendiri. Oleh karena itu, pembuatan briket dengan tekanan dan temperatur sedang saja membuat ikatan unsur tersebut melunak dan berfungsi sebagai pengikat partikel (Wulandari, 2012).

C. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Karakteristik Pembakaran Biobriket

Pembakaran adalah perubahan fisik dan kimiawi suatu zat yang terbakar melalui oksidasi menyeluruh atau sebagian dari karbon dan hidrogen oleh oksigen. Dalam praktek, terjadinya pembakaran ditandai dengan kenaikan temperatur. Kalor bakar adalah sejumlah panas yang dilepas pada proses pembakaran dengan total oksidasi. Nilai kalor untuk bahan bakar padat dan cair biasanya dinyatakan dalam per unit berat pada kondisi atmosfir standar. Nilai kalor per unit berat atau volume dipengaruhi oleh komposisi material yang dibakar (Wulandari, 2012).

Dari hasil penelitian Syamsiro dan Saptoadi (2007) tentang biobriket diperoleh faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik pembakaran biobriket, antara lain (Jamilatun, 2008):

1. Laju pembakaran biobriket semakin tinggi dengan semakin tingginya kandungan senyawa yang mudah menguap (volatile matter).

2. Biobriket dengan nilai kalor yang tinggi dapat mencapai suhu pembakaran yang tinggi dan pencapaian suhu optimumnya cukup lama.

3. Semakin besar kerapatan (densitas) biobriket maka semakin lambat laju pembakaran yang terjadi. Namun, semakin besar kerapatan biobriket menyebabkan semakin tinggi pula nilai kalornya.

D. Karbonisasi

Karbonisasi (pengarangan) adalah proses konversi dari suatu zat organik kedalam karbon atau residu yang mengandung karbon dalam proses pembuatan arang. Karbonisasi dilakukan dengan membakar tempurung kelapa untuk menghilangkan kandungan air atau moisture content dan material-material lain dalam tempurung kelapa yang tidak dibutuhkan oleh arang seperti hidrogen dan oksigen atau material yang menguap. Hasil karbonisasi adalah beruapa arang yang tersusun atas karbon /dan berwarna hitam (Sabit, 2011).

E. Kalor

Jika benda menerima kalor, maka kalor itu digunakannya untuk menaikkan suhu benda, atau berubah wujud. Benda yang berubah wujud dapat berubah wujud dapat berupa mencair, atau menguap. Pada penelitian ini kalor hasil pembakaran sempurna disebut sebagai kalor bakar. Perubahan kalor pada suatu reaksi dapat diukur melalui pengukuran perubahan suhu yang terjadi pada reaksi tersebut (Sabit, 2011).

Nilai kalor bahan bakar adalah jumlah panas yang dihasilkan atau ditimbulkan oleh suatu gram bahan bakar tersebut dengan meningkatkan temperatur 1 gr air dari 3,50 C-4,50 C, dengan satuan kalori. Dengan kata lain nilai kalor adalah besarnya panas yang diperoleh dari pembakaran suatu jumlah tertentu bahan bakar. Nilai kalor tergantung pada sifat bahan yang mempengaruhi masa jenisnya. Sehingga semakin tinggi berat jenis bahan bakar, maka semakin tinggi nilai kalor yang diperolehnya. Nilai kalor juga akan berpengaruh pada laju pembakaran pada proses pembakaran, semakin tinggi nilai kalor bakar maka semakin lambat laju pembakaran pada proses pembakaran (Sabit, 2011).

F. Briket dan Perekat

Briket adalah bahan bakar padat yang dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah. Jenis-jenis briket berdasarkan bahan baku penyusunnya terdiri dari briket batubara, briket bio-batubara, dan biobriket. Briket batubara adalah bahan bakar padat yang terbuat dari batubara dengan sedikit campuran perekat. Briket bio-batubara adalah briket campuran antara batubara dan biomassa dengan sedikit perekat. Biobriket adalah bahn bakar padat yang terbuat dari bahan baku biomassa dengan campuran sedikit perekat, contoh dari biobriket adalah dari arang tempurung kelapa (Fariadhie, 2009).

Perekat yang sering digunakan pada pembutan briket antara lain tepung kanji, sagu, tanah liat, semen, natrium silikat dan tetes tebu. Beberapa penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sutiyono (2000) membandingkan antara perekat kanji dengan perekat tetes tebu dan dihasilkan briket yang optimum yaitu briket yang menggunakan perekat tepung kanji karena memilki kuat tekan dan nilai kalor yang lebih tinggi. Penelitian lain dilakukan oleh Lestari (2010) yang membandingkan perekat sagu dan perekat kanji. Dari hasil penelitian tersebut juga dihasilkan perekat yang lebih baik yaitu perekat kanji karena memilki kandungan air dan debu yang rendah dan karbon yang lebih tinggi dibandingkan dengan perekat sagu (Rahmawati, 2013).

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

I. Alat

1. Dandang

2. Korek api batangan

3. Batu bata

4. Arang pengapian

5. Lumpang

6. Palu

7. Alu

8. Kompor

9. Saringan

10. Cetakan

11. Wadah serbuk arang

12. Wadah tepung kanji

II. Bahan

1. Tempurung kelapa

2. Arang kayu

3. Tepung kanji (tepung tapioka)

4. Air

III. Prosedur Kerja

A. Pembuatan Briket

1. Persiapkan bahan utama yang akan digunakan untuk membuat briket variasi yaitu tempurung kelapa dan kayu.

2. Jemur tempurung kelapa dan kayu untuk meminimalisir kadar air yang terkandung di dalam bahan.

3. Setelah dijemur seharian, tempurung kelapa dan kayu dilakukan karbonisasi selama 6 sampai 7 jam sehingga menjadi arang.

4. Setelah bahan menjadi arang, masing-masing ditumbuk hingga didapatkan arang halus dari kedua bahan.

5. Kemudian arang kayu dan tempurung kelapa yang telah ditumbuk tadi diayak untuk mendapatkan butiran yang lebih halus lagi untuk dibuat briket.

6. Sementara itu campurkan tepung kanji dan air untuk dipanaskan sehingga menghasilkan lem tepung kanji.

7. Lem tepung kanji dicampurkan ke dalam butiran halus arang lalu diadon sesuai dengan variasi arang yaitu briket arang tempurung kelapa murni, briket arang kayu murni, dan briket arang kombinasi setara tempurung kelapa dengan kayu.

8. Adonan tersebut dimasukkan ke dalam cetakan.

9. Briket yang telah selesai dibuat dilakukan penjemuran sampai 3 hari untuk mengurangi kadar air yang terkandung di dalam briket.

10. Briket siap dilakukan pengujian.

B. Pengujian Briket

1. Briket yang telah jadi dibakar dengan bantuan minyak/bensin sehingga menghidupkan bara api briket.

2. Ukur suhu api yang dihasilkan oleh masing-masing briket dengan termometer dan catat hasilnya.

3. Siapkan air 240 mL dan masukkan ke dalam panci kemudian letakkan di atas tungku yang masing-masing telah diletakkan briket nyala di bawahnya.

Didihkan air dan hitung berapa lama waktu yang dibutuhkan air untuk mendidih kemudian catat hasilnya.

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Tabel 1. Pengamatan Terhadap Variasi Briket Arang

Sampel	Uji Nyala	Suhu (°C)	Lama memanaskan air	Gambar
Briket Arang Tempurung Kelapa Murni	+	222°C	25 menit
Briket Arang Kayu Murni	+	186°C	39 menit
Briket Arang Kombinasi Tempurung Kelapa dan Kayu 50:50	+	188°C	34 menit

B. Pembahasan

Berdasarkan percobaan kali ini, saya membuat briket arang dengan 2 bahan berbeda tetapi menghasilkan 3 variasi sebagai fungsi perbandingan terhadap kalor yang akan diuji. Variasi tersebut ialah briket arang dari tempurung kelapa murni, briket arang dari arang kayu murni, dan briket arang dari campuran 50:50 antara tempurung kelapa dan arang kayu. Masing-masing briket dibuat dengan menggunakan konsentrasi perekat yang sama yaitu dengan perbandingan perekat 1:9 bahan sebelum dibuat lem perekat dan setelah menjadi lem tepung kanji maka perbandingannya menjadi perekat 1:3 bahan.

Sebelumnya, pembuatan briket terlebih dahulu dengan menjemur bahan yang akan dibuat selama seharian untuk mengurangi kadar air di dalam bahan, kemudian setelah itu dilakukan karbonisasi bahan selama kurang lebih 6 sampai 7 jam sehingga terbentuk arang tempurung kelapa, setelah itu bahan arang tempurung kelapa dan arang kayu ditumbuk hingga halus lalu diayak untuk mendapatkan serbuk arang yang lebih halus lagi, kemudian campurkan lem tepung tapioka ke dalam bahan dan diadon hingga adonan merata, adonan yang telah merata dimasukkan ke dalam cetakan, lalu jemur briket yang telah dicetak selama 3 hari untuk mengurangi kadar air yang terdapat di dalam briket.

Setelah briket dikeringkan maka dilakukan pengujian kalor terhadap masing-masing briket. Pada pengujian, semua briket dapat dinyalakan yang dilihat dari hidupnya bara api pada setiap briket. Variasi briket yang dibuat dengan bahan arang tempurung kelapa menghasilkan suhu paling tinggi yaitu 222°C sehingga kalor yang dihasilkan juga mempunyai nilai tertinggi daripada 2 variasi lainnya, hal ini ditandai dengan perbedaan waktu mendidihkan air pada percobaan pertama ini yaitu selama 25 menit. Pada percobaan kedua yaitu briket arang kombinasi menghasilkan suhu 188°C dan memiliki nilai kalor tertinggi kedua setelah percobaan pertama, yaitu dengan ditandai waktu mendidihkan air selama 34 menit. Dan pada percobaan terakhir yaitu briket arang kayu murni menghasilkan suhu 186°C dan memiliki nilai kalor terendah yang dilihat dari waktu pemanasan air yang semakin lama yaitu selama 39 menit.

Faktor pembeda jumlah kalor pada percobaan ini adalah disebabkan dari kandungan air yang terdapat di dalam masing-masing bahan, yang mana kandungan air yang terdapat di dalam tempurung kelapa hanya 9 sampai 10 persen sedangkan kandungan air yang terdapat di dalam kayu adalah 20 sampai 40 persen. Hal ini akan membuat briket dengan arang tempurung kelapa akan memiliki kualitas yang lebih baik daripada briket arang dengan arang kayu.

BAB V
PENUTUP

A. Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan terhadap 3 variasi briket dapat disimpulkan bahwa briket arang dengan bahan tempurung kelapa memiliki jumlah kalor yang lebih baik daripada briket arang dengan bahan arang kayu, yang urutan nilai kalor tertinggi ke terendah adalah briket arang tempurung kelapa murni, briket arang kombinasi 50:50 antara arang tempurung kelapa dan arang kayu, dan briket arang kayu.

B. Saran

Pembuatan briket sebaiknya dilakukan dengan menggunakan peralatan standar agar hasil penelitian yang didapatkan lebih akurat seperti dalam pengukuran kalor yang standar adalah dengan menggunakan bom kalorimeter sehingga kita dapat mengetahui jumlah kalor yang dihasilkan masing-masing variasi briket dan dapat menentukan briket mana yang lebih baik untuk diproduksi.

DAFTAR PUSTAKA

Fariadhie, Jeni. 2009. “Perbandingan Briket Tempurung Kelapa Dengan Ampas Tebu, Jerami Dan Batu Bara.” Jurnal Teknik – Unisfat. 5(1).

Jamilatun, Siti. 2015. ”Karakteristik Arang Aktif dari Tempurung Kelapa dengan Pengaktivasi H₂SO₄ Variasi Suhu dan Waktu.” Jurnal Chemica. 2(1).

Malik, Usman. 2013. “Alternatif Pemanfaatan Limbah Industri Pengolahan Kayu Sebagai Arang Briket.” Jurnal Aptek. 5 (1).

Rahmawati. 2013. ”Pembuatan dan Analisis Mutu Briket Arang Tempurung Kelapa Ditinjau dari Kadar Kanji.” Jurnal Chemica. 4(1).

Sabit,Ali. 2011. ”Efek Suhu Pada Proses Pengarangan Terhadap Nilai Kalor Arang Tempurung Kelapa (Coconut Shell Charcoal).” Jurnal Neutrino. 3 (2).

LAMPIRAN FOTO