MAKALAH TERMODINAMIKA
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
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
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).
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.
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
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
Gambar 1. Penjemuran bahan
Gambar 2. Karbonisasi bahan
Gambar 3. Hasil karbonisasi menjadi arang
Gambar 4. Penumbukan bahan
Gambar 5. Pengayakan bahan
Gambar 6. Tepung tapioka dicampur
air sebelum dipanaskan
Gambar 7. Pemanasan tepung tapioka hingga menjadi kenyal
Gambar 8. Tepung tapioka sudah menjadi kenyal
Gambar 9. Tepung tapioka yang kenyal siap diadon dengan bahan
Gambar 10. Adon tepung dengan bahan hingga merata
Gambar 11. Adonan dibentuk dalam cetakan
Gambar 12. Briket yang telah
jadi dijemur
Gambar 13. Air mendidih ketika bara briket menyala
Gambar 14. Pengukuran suhu
Gambar 15. Pengukuran suhu
Gambar 16. Pengukuran suhu
SANGAT BAGUS
BalasHapus