## Civronlit

## Pemanfaatan Panas Sisa Pembakaran Bata Merah di Daerah Setiti Kab. Muaro Jambi
Myson 1 , Venny Yusiana 2
Dosen Teknik Listrik Universitas Batanghari Correspondence email: myson_ade1@yahoo.com
Abstrak . Pada proses pembakaran bata merah di desa Setiti Kecamatan Jaluko Kabupaten Muaro Jambi terdapat suhu yang akan dilepaskan  ke  lingkungan  yang  cukup  tinggi  yaitu  300 0 C.  Panas  yang  tinggi  ini  dapat  dimanfaatkan  untuk  proses  pengeringan bata  merah  mentah  yang  masih  basah  dengan  dibuatkan  saluran  pengering  dengan  menekan  udara  dingin  menuju  tungku pembakaran sebanyak 2,586 kg/dt dengan asumsi efisiensi 80% dan kecepatan aliran udara dingin 2 m/dt yang mana udara panas yang  akan  dilepas  ke  lingkungan  nantinya  adalah  sebesar  70 0 C.  Proses  ini  dapat  terjadi  dengan  menahan  temperatur  tersebut selama 10,16 jam.
Kata kunci : Efisiensi, Tungku, Pembakaran, Bata merah

## PENDAHULUAN
Membangun rumah menggunakan bata merah merah merupakan sesuatu yang biasa dan lumrah ditengah-tengah masyarakat kita. Pesatnya pembangunan di sektor perumahan dan properti menjadikan kebutuhan terhadap bata merah semakin meningkat.
Pada  proses  pembuatan  bata  merah  setelah  bata  merah  dicetak  proses  selanjutnya  adalah  di  jemur.  Proses penjemuran  ini  membutuhkan  waktu  yang  cukup  lama  yaitu  2  hingga  3  minggu,  tergantung  cuaca.  Jika  hujan  maka waktu proses pengeringan menjadi lebih lama, tapi jika hari panas bisa 2 minggu. Setelah kering barulah bata merah tersebut dibakar dengan perlahan-lahan hingga suhu mencapai 1100 o C.
Dari  hasil  penelitian  sebelumnya  yang  dilakukan  di  ketahui  bahwa  daerah  sekitar  tungku  memiliki  temperatur yang  sangat  panas  dan  dari  data  pengukuran  diketahui  bahwa  temperatur  setelah  semua  bahan  bakar  terbakar  berada diatas  300 o C  selama  lebih  kurang  2  hari  1  malam.  Sementara  pada  saat  awal  proses  pembakaran  temperatur  sekitar tungku berada pada suhu 70 hingga 85 o C selama 1 hari satu malam. Sehingga hal ini merupakan suatu peluang untuk mengurangi waktu proses pengeringan bata merah.
Dengan memanfaatkan panas sisa ini dengan maka waktu pengeringan akan dapat di persingkat, sehingga jumlah produksi  bata  merah  dalam  satu  tahun  dapat  meningkat.  Dengan  mengasumsikan  terjadi  penyingkatan  waktu  proses pengeringan sebanyak 50% maka jumlah produksi dapat meningkat hingga 200%.

## Perumusan Masalah
Produksi  bata  merah  secara  tradisional  membutuhkan  waktu  yang  lama.  Waktu  yang  lama  ini  banyak disebabkan  oleh  proses  pengeringan  yang  hanya  mengandalkan  panas  matahari.  Berdasarkan  data  yang  didapat dilapangan untuk satu kali proses produksi bata merah sebanyak 30.000 butir dibutuhkan waktu hingga 1 bulan kerja. Selama  ini  panas  sisa  pembakaran  terbuang  secara  sia-sia  kelingkungan  dengan  temperatur  yang  cukup  tinggi  yaitu 300 o C. Hal ini berdampak kepada lingkungan sekitar dan berkontribusi  pada meningkatnya temperatur bumi. Proses pembakaran dilakukan selama 5 hingga 7 hari tanpa henti (non stop).
Adapun  tujuan  dari  pemanfaatan  panas  sisa  pembakaran  bata  merah  adalah  untuk  memperpendek  waktu pengeringan dalam proses produksi bata merah di daerah Setiti Kab Muaro Jambi, sehingga produksi bata merah dapat ditingkatkan produksinya.
Dengan  pendeknya  waktu  produksi  maka  untuk  satu  kali  pembakaran  yang  menghasilkan  30.000  butir  bata merah  dibutuhkan  waktu  lebih  singkat  dari  pada  tidak  memanfaatkan  panas  sisa  pembakaran,  yaitu  kurang  dari  satu bulan.
Adapun manfaat penelitian ini adalah: 1) Produksi bata merah tradisional di daerah setiti kab Muaro jambi dapat ditingkatkan;  2)  Dengan  meningkatnya  produksi  bata  merah  maka  efisiensi  proses  pembuatan  bata  merah  di  daerah setiti kab Muaro Jambi juga meningkat sehingga biaya produksi akan menurun; 3) Dengan memanfaatkan panas sisa pembakaran maka akan terjadi pengurangan penggunaan bahan bakar kayu dalam proses produksi bata merah

## Pembakaran Bata Merah
Bata  merah  adalah  bahan  bangunan  yang  telah  lama  dikenal  dan  banyak  digunakan  oleh  masyarakat  seiring dengan  meningkatnya  jumlah  dan  laju  pertambahan  penduduk.  Penggunaan  bata  merah  banyak  digunakan  untuk aplikasi perumahan. Oleh karena itu, kebutuhan terhadap bata merah merah dapat terpenuhi dengan menyediakan bata
merah merah yang memenuhi persyaratan teknis, mudah didapat dan harga yang murah sehingga dapat dijangkau oleh masyarakat.
Pada umumnya pembuatan  bata merah merah dengan  cara dibakar pada suhu 800 0 C hingga 1100 o C sehingga tidak dapat hancur bila direndam air,  sedangkan pembakarannya  dapat menggunakan sekam padi atau menggunakan kayu bakar atau batu bara sehingga proses ini akan menimbulkan polusi udara melalui emisi CO 2 dan gas lainnya yang ditimbulkannya  serta  mempersulit  dan  memperlama  proses  pembuatan  bata  merah.  Disamping  itu,  pembuatan  bata merah  merah  dipengaruhi  oleh  kondisi  cuaca,  karena  proses  pengeringan  bata  merah  merah  yang  sudah  dicetak banyak  mengandalkan  panas  cahaya  matahari,  dan  ketika  terjadi  musim  hujan  akan  mengganggu  proses pembuatannya sehingga produktifitas bata merah akan berkurang dan lebih lama. Sedangkan bahan dasar bata merah biasanya  diambil  dari  galian  tanah  sawah  yang  subur  atau  tanah  liat,  hal  ini  dapat  merusak  lingkungan  yang disebabkan karena pertambangan tanah liat secara berlebihan.
Pembakaran yang dilakukan tidak hanya memperhatikan suhu yang di inginkan, melainkan juga memperhatikan kecepatan pembakaran.  Selama proses pembakaran terjadi perubahan fisika dan kimia serta mineralogy dari tanah liat tersebut. Proses pembakaran batu merah harus berjalan seimbang dengan kenaikan suhu.
1. Tahap pertama  adalah penguapan (pengeringan), yaitu pengeluaran  air pembentuk bata merah merah yang terjadi pada temperatur kira-kira 120°C.
2. Tahap  oksidasi,  terjadi  pembakaran  sisa-sisa  tumbuhan  (karbon)  yang  terdapat  didalam  tanah  liat.  Proses  ini berlangsung pada temperatur 650°C-800°C.
3. Tahap  pembakaran  penuh.  Bata  merah  merah  dibakar  hingga  matang  dan  terjadi  proses  sintering  hingga  menjadi bata padat. Temperatur matang bervariasi antara 920 °C – 1020 °C tergantung pada sifat tanah liat yang dipakai.
4. Tahap penahanan. Pada tahap ini terjadi penahanan temperatur selama 1-2 jam.
Pada  tahap  pertama  hingga  tahap  ke  empat  kenaikan  temperatur  dilakukan  secara  perlahan  agar  tidak  terjadi keretakan yang akan menyebabkan kerugian pada produksi bata merah. Kerugian yang terjadi antara lain pecah, noda hitam, penyusutan yang berlebihan dan lain-lain.
Temperatur  dalam  tungku  dinaikan  dengan  cara  menambah  kayu  bakar  yang  dimulai  dari  temperatur  kamar sampai 120 ℃ (untuk menghilangkan sisa air yang ada) kemudian, dilanjutkan dengan 800 ℃ (dipertahankan dengan waktu  tertentu)  dengan  tujuan  menghilangkan  karbon pada  abu serta  menghilang  kan molekul-molokul  air  dalam tungku. Kemudian dinaikan kembali temperatur yang ada hingga temperatu 950-1000 ℃
Tidak  jarang  temperatur  dinaikan  kembali  hingga  1020  ℃   untuk  mendapatkan  standar  SNI  sehingga  bata merah  yang  telah  dibakar  pada  temperatur  1000-1020℃.  Hal  ini  terjadi  karena  semakin  tinggi  temperatunya  maka tanah  akan  mendekati  sifat  keramik  dimana  partikel-partikelnya  hampir  mengalami  ikatan  yang  sempurna.  Partikel- partikel mengalami perubahan bentuk yang saling mengisi pori-pori sehingga bata merah akan kuat dan keras. Setelah proses pembakaran berlangsung selanjutnya  proses pendinginan yang membutuhkan waktu 2 hingga 4 hari dan pada hari selanjutnya barulah bata merah dapat di bongkar untuk dijual.

## Kalor Pembakaran
Kalor  merupakan  panas  yang  bisa  berpindah  dari  benda yang  memiliki  kelebihan  kalor  menuju  benda  yang kekurangan kalor. Kalor biasanya dinyatakan dalam suhu. Dalam satuan internasional, kalor dinyatakan dengan Joule. Satuan lainnya dinyatakan dengan kalori.
1  kalori  didefinisikan  sebagai  banyaknya  kalor  yang  diperlukan  untuk  menaikan  temperatur  air  sebanyak  1  kg  air sebesar 1⁰C.
1 kalori = 4.2 joule dan 1 joule = 0.24 kalori

## Kalor Jenis
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kalor jenis juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor. Masing-masing benda mempunyai kalor jenis yang berbeda-beda. Satuan kalor jenis ialah J/kg⁰C.

## Kapasitas Kalor
Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diserap oleh benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Satuan kapasitas kalor dalam sistem international ialah J/K.
h = m.c.ΔT Keterangan:
 h   : banyaknya kalor yang diterima atau dilepas oleh suatu benda (J)
 m   : massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
 c    : kalor jenis zat (J/kg⁰C)
 ΔT : perubahan suhu (⁰C)

## Rumus Kalor Jenis
c = h / m. ΔT Keterangan:
 c = kalor jenis zat (J/kg⁰C)
 h = banyaknya kalor yang dilepas atau diterima oleh suatu benda (Joule)
 m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
 ΔT = perubahan suhu (⁰C)
Rumus Kapasitas Kalor C = h / ΔT Keterangan:
 C = kapasitas kalor (J/K)
 h = banyaknya kalor (J)
 ΔT = perubahan suhu (K)
Selain itu, ada rumus lain untuk menentukan kapasitas kalor itu sendiri, yaitu: C = m. c Keterangan:
 C = kapasitas kalor (J/K)
 m = massa benda yang menerima atau melepas kalor (kg)
 c = kalor jenis zat (J/kg.K)
Menurut  Joseph  Black  (1729  –  1799)  menyatakan  bahwa  kalor  yang  diterima  oleh  suatu  benda  sama  dengan kalor yang dilepas oleh benda tersebut.
Secara lebih rinci rumus asas black pada suhu campuran sebagai berikut: Q suhu yang tinggi = Q suhu yang rendah (hasil campuran)
Dengan menggunakan persamaan tersebut akan didapatkan suhu campuran dari dua atau lebih zat yang berbeda. m 1 Cp 1 (T 1 - T c ) = m 2 Cp 2 (T c – T 2 )

## Tungku Pembakaran Tradisional
Proses  pembakaran  merupakan  langkah  yang  sangat  penting  dalam  memproduksi  bata  merah.  Dalam  proses pembakaran dibutuhkan tungku pembakaran yang sesuai dengan jumlah bata merah mentah yang akan dibakar. Untuk mendapatkan  hasil  yang  maksimal  perlu  diperhatikan  distribusi  panas  pada  tungku  agar  merata.  Hal  ini  akan berdampak  pada  kualitas  bata  merah  dan  mengurangi  jumlah  bata  merah  yang  gagal  dalam  proses  pembakaran. Semakin tidak merata panas pembakaran semakin besar pula tingkat kegagalan produksi bata merah tersebut.
Gambar 1 . Tungku pembakaran bata merah Tradisional

## METODE
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen  dan  literatur.  Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  perencanaan terhadap sistim tungku pembakaran bata merah. Data yang didapat pada penelitian terdahulu akan digunakan sebagai data primer temperatur yang akan direncanakan untuk dimanfaatkan sebagai sumber panas untuk proses pengaringan. Hal  ini  akan  berfungsi  sebagai  pengganti  sinar  matahari  guna  proses  pengeringan  dan  diharapkan  dengan  proses  ini akan meningkatkan kecepatan proses pengeringan tersebut.
Pada  penelitian  ini  akan  diambil  data  mengenai  kandungan  air  (water  content)  pada  bata  merah  yang  baru dicetak. Kemudian dengan mambandingkan berat bata merah basah dengan bata merah yang kering siap dibakar akan didapatkan akan didapatkan kandungan air yang harus dihilangkan dalam bentuk persen.
Banyaknya  kandungan  air  ( water  content )  yang  akan  dihilangkan  dihitung  dengan  proses  termodinamika. Adapun  proses  termodinamika  yang  berlaku  adalah  dengan  cara  konveksi,  konduksi  dan  terakhir  konveksi.  Namun
karena  konduksi  yang  terjadi  sangat  kecil  yang  diakibatkan  meratanya  kandungan  air  pada  bata  merah  mentah menyebabkan  kebutuhan  kalornya  dapat  diabakan.  Sehingga  cara  konveksi  yang  sangat  berperan  dalam  proses pengeringan bata merah mentah tersebut.

## Q = m.c.ΔT

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian terdahulu didapatkan data bahwa panas yang keluar dari tungku pembakaran bata merah berada pada kisaran 300 0 C. Temperatur tersebut berada pada tungku pembakaran selama lebih kurang 2 hari atau 48 jam dan seterusnya  temperatur  ini  perlahan  akan  menurun  hingga  temperatur  70 0 C.  Penurunan  temperatur  tersebut membutuhkan  waktu  hingga  2  hari  atau  48  jam.  Keesokan  hari  barulah  proses  pembakaran  bata  merah  ini  dapat  di bongkar untuk dijual ke konsumen.
Gambar 2 . Penimbangan benda uji
Kemudian  dimensi  dari  bata  merah  yang  diproduksi  masyarakat  desa  Setiti  Kecamatan  Jaluko  Kab  Muaro Jambi  tersebut  dalam  keadaan  basah  atau  baru  dicetak  adalah  7,5  cm  x  7,5  cm  x  17  cm.  Adapun  berat  basah  dari beberapa sampel yang diambil dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 1 . Data berat bata merah No Berat Basah (g) Berat ½ Kering (g) Berat Kering (g) Keterangan 1 1860 1600 1320 2 1885 1610 1322 3 1885 1612 1295 4 1885 1615 1275 5 1885 1590 1330 6 1920 1595 1345 7 1920 1590 1260 8 1920 1595 1260 9 1940 1610 1310 10 1910 1605 1315 11 1925 1610 1295 12 1925 1605 1296 13 1905 1600 1310 14 1835 1590 1315 15 1870 1595 1280 16 1870 1590 1325 17 1855 1600 1315 18 1900 1600 1312 19 1900 1605 1320 20 1850 1610 1280
Sumber: Data penelitian (2019)
Dari tabel diatas didapatkan berat basah rata-rata bata merah yang dibuat didesa setiti kecamatan jambi luar kota kabupaten  muaro  jambi  adalah  1892,25  gram  dan  berat  rata-rata  kering  siap  bakar  adalah  1304  gram,  sehingga didapatkan  persentase  kandungan  air  (water  content)  pada  bata  merah  tersebut  adalah  45%  atau  dalam  satuan  berat yaitu 588,25 gram.
Pada proses pengeringan ini akan memanfaatkan panas yang dihasilkan dari tungku pembakaran yang memiliki temperatur hingga 300 0 C secara paksa. Tungku yang panas tersebut akan di tiup dengan menggunakan udara sekitar sehingga  panas  yang  dimiliki  tungku  akan  bergerak  menuju  ujung  dari  lorong  yang  berfungsi  sebagai  oven  dengan kecepatan aliran udara yang tertentu. Dengan pertemuan udara  segar yang bertemperatur 25 0 C dengan  tungku yang bertemperatur  300 0 C  akan  menghasilkan  suhu  campuran  dengan  prinsip  kekekalan  bahwa  panas  yang  dilepas  sama dengan panas yang diterima Q out = Q in.
Saluran panas  ini  akan mengalirkan  udara dingin melalui mulut saluran dengan ukuran  rencana  lebar 2 m dan tinggi 1m, sehingga luas saluran adalah 2 m 2 . Udara dingin akan dialirkan secara paksa dengan menggunakan blower ataupun kipas angin dengan kecepatan rencana 1 m/dt. Kecepatan aliran udara ini direncanakan perlahan agar terjadi kontak  yang  lebih  lama  antara  panas  yang  ada  pada  tungku  pembakaran  dengan  udara  dingin  yang  masuk,  sehingga azas black dapat terjadi dengan maksimal.
Dengan  kecepatan  dan  luas  laluan  maka  volume  aliran  adalah  sebesar  2  m 3 /dt  dengan  demikian  masa  aliran adalah 2,586 kg/dt dengan masa jenis udara adalah 1,293 kg/m 3 .
Karena  masa  udara  yang  masuk  akan  mengalami  kehilangan  akibat  kebocoran  sistim  dengan  asumsi  efisiensi 80%, maka masa udara yang keluar adalah: m out = m in x 80% = 2,586 kg/dt x 80% = 2,0688 kg/dt
Dengan menggunakan azas black maka: m in Cp (T1 – Tc) = m out Cp (Tc – T2) 2,586 x 12 J/dt.m. 0 C x (300 0 C – Tc) = 2 kg/dt x 12 J/dt.m. 0 C x (Tc – 25 0 C) Tc = 180 0 C
Kebutuhan  Entalphi  (h)  untuk  menjadikan  uap  air  pada  temperatur  100 0 C  dan  tekanan  1,013  bar  atau  1  atm adalah 2676 KJ/kg. Karena air yang terkandung pada bata merah mentah  adalah 0,588 kg  dengan demikian entalphi (h) yang dibutuhkan adalah 1573,488 KJ.
Pada  umumnya  produsen  yang  ada  di  desa  setiti  kecamatan  jaluko  kabupaten  muaro  jambi  menyusun  bata merah untuk dikeringkan adalah dengan susunan melintang sehingga jika dihubungkan dengan proses pengeringan ini area yang akan terkena langsung dengan udara panas adalah 7,5 cm x 17 cm sehingga areanya adalah : A bata merah = 0,075 x 0,17 = 0,01275 m 2
Berdasarkan  data  penelitian  yang  ada  nilai  panas  jenis  tanah  liat  (bahan  baku  bata  merah)  adalah    k  =  2,3 W/m 0 C (Puji Kumala Dewi)
Dan temperatur rencana saat keluar dari lorong pengering (T2) adalah = 70 0 C. Sementara kebutuhan  entalphi untuk proses pengeringan tersebut q = 1.573.488 J
Maka  diperlukan  waktu  penahanan  agar  terjadi  kontak  antara  udara  panas  dengan  bata  merah  mentah  (basah) adalah:
q
= kA(dT/dx)
1.573.488 J = 2,3 J/dt.m. 0 C x 0,01275 m 2 x (180 – 70) 0 C / 0,075 m
= 36584 dt = 10,16 jam
Maka penahanan temperatur agar terjadi pengeringan pada bata merah mentah yang basah tersebut dibutuhkan waktu untuk kontak selama 10,16 jam.

## SIMPULAN
Pada  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  panas  sisa  yang  terdapat  pada  proses  pembakaran  bata  merah  di desa  Setiti  Kecamatan  Jaluko  Kabupaten  Muaro  Jambi  yang  berada  pada  suhu  300 0 C  dapat  dimanfaatkan  untuk proses pengeringan bata merah mentah yang masih basah dengan dibuatkan saluran pengering dengan menekan udara dingin  menuju  tungku  pembakaran  sebanyak  2,586  kg/dt  dengan  asumsi  efisiensi  80%  dan  kecepatan  aliran  udara dingin 2 m/dt yang mana udara panas yang akan dilepas ke lingkungan nantinya adalah sebesar 70 0 C. Proses ini dapat terjadi dengan menahan temperatur tersebut selama 10,16 jam.

## DAFTAR PUSTAKA
Van Vlack, Lawrence. H. 2004. Elemen – Elemen Ilmu Dan Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga Adrian Bejan, 1988, ‘ Advanced Engineering Thermodynamics’ , Jhon Wiley&son.Inc Hasan Basri, Dr.Ir, 2007, ‘ Teknik Kogenerasi (bahan kuliah), PPs Unsri, Palembang. Roger Kinsky M.Eng,Sc.,B.E.,B.Sc, ‘ Applied Heat’, An Introduction to thermodynamics, Second edition. Suasmoro, Dr. 2000. Fisika Keramik. Surabaya. Jurusan Fisika FMIPA ITS.
Aji, Setyo.B dan Anjar. 2009. The Role Of a Coal Gasification Fly Ash as Clay Addive in Building Ceramic. Journal of the European Ceramic Sosiety 26 (2006) 3783-3787.
Nelly, Komang Sundari 2010. Pengaruh Perlakuan Suhu Bakar Pada Massa Bodi Keramik Stone Kode BL 1 Terhadap Parameter Penyusutan dan Peresapan Air. Bali: Skripsi.
P.U. 1991. SNI 15 –2094 –1991 tentang Bata Merah Pejal. Jakarta: Pekerjaan Umum.
Subiyanto,  Hari  Subowo.  2003.  Pengaruh  Temperatur  Sintering  terhadap  Sifat  Mekanik  Keramik  Insulator  Listrik.
Surabaya: ITS.
Surdia, Tata dan Kenji Chijiwa. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradya Paramita, 2006. Prayitno, Dody. Teknologi Rekayasa Material. Jakarta: 2010
Rahmat Muhammad Rais, “Perancangan Dan Pembuatan Tungku Heat Treatment” Jurnal   Imiah Teknik Mesin, Vol.
3, No.2 Agustus 2015 Universitas Islam 45 Bekasi, http://ejournal.unismabekasi.ac.id/ Chapman & Hall. Ltd, 1961,” Waste Heat Recovary, Twenty one chapters base on a conferency held by the Institute of Fuel ”, Institute of Fuel, London Moran,  J  Michael  &  Shapiri  N  Howard,1999,” Fundamental  Engineering  Thermodynamics ”,  fourth  edition,  Jhon Wiley
Reynold, C William & Perkins C Henry, 1977,”Termodinamika Teknik”, Alih Bahasa Filino Harahap, 1982, Erlangga Puji Kumala Pertiwi, Deril Ristiana,”Uji Konduktivitas Termal pada Interaksi Dua Logam Besi ( Fe ) dengan 3 Variasi Bahan Berbentuk Silinder”, Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)