Rekayasa , 2024; 17(2): 267-273 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)

## Pengaruh Massa Perekat Tapioka Terhadap Durabilitas Biobriket dari Arang Kulit Singkong
Gema Fitriyano 1* , Fatma Sari 1 , Susanty 1 , Dicka Ar Rahim 2 , Rifa Nabilah 1 , Qodirani Apri Wulandari 1 1 Program Studi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta Jl Cempaka Putih Tengah 10510 Jakarta
2 Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung Jl Ganesa No 10 Lb.Siliwangi Kota Bandung 40132 Jawa Barat *E-mail Korespondensi  : gema.fitriyano@umj.ac.id DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v17i2.22549 Submitted September 14 th 2023, Accepted February 27 th 2024, Published August 15 th 2024

## Abstrak
Biobriket yang terbuat dari bahan baku arang tempurung kelapa merupakan produk komersil yang mampu bersaing di pasar dunia, dimana biobriket sudah diproduksi secara masal dan sudah memenuhi persyaratan standar. Biobriket dari biomassa  lain  yang  sebenarnya  memiliki  nilai  kalor  yang  juga  memenuhi  syarat,  akan  tetapi  biobriket jenis  ini belum diproduksi  secara  komersil  dan  hingga  sekarang  masih  berada  pada  tahap  penelitian  dan  pengembangan.  Salah  satu penyebabnya  adalah  nilai  durabilitas  biobriket  yang  rendah,  hal  tersebut  menyebabkan  produk  mudah  pecah  saat didistribusikan dan diggunakan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlah perekat tapioka yang optimum dalam pembuatan biobriket dari arang kulit singkong. kulit singkong dipilih sebagai bahan baku biobriket karena memiliki nilai kalor yang memenuhi syarat dan memiliki potensi jumlah yang sangat besar untuk diproduksi secara komersil. Penelitian ini menggunakan bahan baku arang kulit singkong yang dicampurkan perekat tapioka dengan variasi 9, 10, 11, 12, 13% dari massa total arang kulit singkong. Jumlah optimum persentase massa perekat tapioka didapatkan pada  9% dengan nilai durabilitas 99.54%, densitas 1 g/cm 3 dan kadar air 5.39%.
Kata Kunci: biobriket, biomassa, durabilitas, kulit singkong, tapioka
Abstrac t
Commercially competitive  in  the  global  market,  bio-briquettes derived  from coconut  shell  charcoal  have been  extensively manufactured and meet all standard prerequisites. Bio-briquettes sourced from different biomass materials, with calorific values that meet the criteria, have not entered commercial production. Currently, they remain in the research and development phase. One of the reasons is the suboptimal durability value of the bio-briquettes, causing the products to easily break during distribution and usage. This research aims to determine the optimal amount of binder in the production of bio-briquettes from cassava peels. This is because cassava peels have calorific values that meet the requirements and have a huge potential for commercial-scale  production. This  study  utilizes cassava peel  charcoal  as the  raw  material  mixed with tapioca  binder  in variations of 9%, 10%, 11%, 12%, and 13% of the cassava peel charcoal mass. The optimal percentage of tapioca binder mass was found at 9% with a durability value of 99.54%, density 1 g/cm 3 and water content 5.39%.
Key words : bio briquette, biomass, cassava peel, durability, tapioca

## PENDAHULUAN
Produksi singkong di dunia pada tahun 2020 sekitar 302 juta ton (Adebayo & Seck, 2020). Dimana 8 hingga  12  %  dari  singkong  merupakan  bagian  kulit  yang  umumnya  dibuang  sebagai  limbah  domestik (Firdaus & Octavianus, 2021). Dengan kata lain setidaknya ada limbah kulit singkong sebanyak 24 juta ton yang  belum  termanfaatkan  setiap  tahunnya.  Indonesia  pada  tahun  2020  merupakan  Negara  penghasil singkong dengan posisi ke 5 di dunia dengan kapasitas 18 juta ton ( Food and Agriculture Organization , 2020). Dimana limbah kulit singkong yang berpotensi dihasilkan sebanyak 1,4 juta ton per tahun, angka tersebut dapat meningkat sebesar maksimum 3% setiap tahunnya (Fitriyano et al. , 2023). Tiga Provinsi yang menghasilkan singkong paling banyak  diantaranya Lampung dengan porsi 34%, Jawa Tengah 16% dan Jawa Timur 15% (Badan Pusat Statistik, 2015).
Kulit singkong memiliki potensi sebagai sumber bahan bakar, hal ini berdasarkan hasil penelitian terkait biobriket dari kulit singkong dengan hasil analisis nilai kalor antara 3700 hingga 7500 kal/g (Hirniah, 2020;  Rumiyanti et  al., 2018;  Terhider  &  Ediba,  2021).  Nilai  kalor  bio-briket  hasil  beberapa  penelitian tersebut mampu memenuhi standar nasional Indonesia dengan minimum 5000 kal/g  (BSN, 2000), serta

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
dapat  memenuhi  standar  beberapa  Negara  seperti  India  dan  Uni  Eropa  yang  mensyaratkan  nilai  kalor minimum 3000 hingga 3500 kal/g ( Bureau of Indian Standards , 2022; Cesprini et al., 2021). Saat ini belum ada produk biobriket dari kulit singkong yang dijual dipasaran, hal ini menunjukkan adanya kendala terkait karakteristik produk yang belum memenuhi standar. Salah satu karakteristik yang cukup penting adalah kekuatan biobriket, parameter tersebut menampilkan performa biobriket agar tidak mudah  hancur  karena  terjatuh,  tertimpa  atau  terbentur  selama  proses  penggunaan,  penyimpanan  dan transportasi  (Karunanithy et  al. ,  2012).  Kekuatan  biobriket  dapat  dianalisis  menggunakan  metode durabilitas, Di mana bio-briket dilepaskan dari ketinggian 1,85 – 2 meter ke atas sebuah plat baja datar sebanyak  tiga  sampai  empat  kali,  Berat  dari  briket  yang  tidak  hancur  kemudian  dicatat.  Data  ini memberikan  indikasi  kemampuan  briket  untuk  menahan  penanganan  mekanis  (Anggraeni et  al. ,  2021; Oyelaran et al., 2014; Oyelaran et al., 2017).
Biobriket dari berbagai bahan baku telah diteliti nilai durabilitasnya yang diantaranya jerami gandum, sisa-sisa tanaman jagung, batang bunga matahari, rumput gajah, jerami carnola, serbuk gergaji dan jerami oat.  Bahan  tersebut  mampu  mencapai  nilai  durabilitas  lebih  dari  90%  dengan  metode  yang  tepat (Karunanithy et  al., 2012).  Kekurangan  data  dari  penelitian  biobriket  yang  bersumber  dari  arang  kulit singkong adalah belum tersedianya metode produksi dan data terkait nilai durabilitas produk  tersebut. Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mengetahui  dampak  variasi  massa  perekat  tapioka  terhadap  nilai  uji durabilitas  bio-briket  dari  bahan  baku  arang  kulit  singkong.  Selain  analisis  durabilitas,  juga  dilakukan analisis terhadap densitas, kadar air dan nilai kalor dari produk bio-briket.

## METODE PENELITIAN
Penelitian dilakukan di laboratorium Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta pada Bulan Agustus  2023,  untuk  analisis  nilai  kalori  dilakukan  menggunakan bomb  calorimeter di  Laboratorium Puslabfor Bareskrim Polri. Tahapan awal dilakukan pengumpulan kulit singkong yang didapatkan dari pasar tradisional, biasanya dikumpulkan pada wadah yang terpisah dari sampah domestik sebelum dikirimkan ke pembuangan akhir. Kulit singkong yang telah terkumpul selanjutnya dicuci dengan air agar bersih dari tanah dan pengotor lain sambil dilepas kulit coklatnya.
Gambar 1. Diagram alir penelitian biobriket dari kulit singkong dengan variasi perekat tapioka
Tahap berikutnya kulit singkong dikeringkan dengan cara dijemur, selanjutnya dilakukan karbonisasi dengan suhu 400 o C selama 1 jam menggunakan tungku. Arang dari kulit singkong yang terbentuk masih memiliki  ukuran  cukup  besar  sehingga  perlu  dilakukan  pengecilan  ukuran  menggunakan  blender  dan disaring  hingga memiliki ukuran  yang kecil dan seragam. Perekat tapioka disiapkan sebelum dilakukan pencetakan, tapioka dengan variasi 9%, 10%, 11%, 12%, 13% dari massa arang dilarutkan dalam 30  ml aquades  dan  dipanaskan  hingga  mendidih.  Selanjutnya  arang  kulit  singkong  sebanyak  15.23  g  untuk masing-masing variasi perekat tapioka dicampurkan hingga homogen.
Tahap berikutnya adalah pencetakan bio-briket berbentuk kubus dengan alat cetak berukuran 2.5 cm x 2.5 cm x 2.5 cm dimana ukurang tersebut adalah ukuran yang sudah komersil. Proses cetak dilakukan dengan tekanan tangan karena jika dilakukan dengan alat penambah tekanan seperti hidrolik, produk yang dihasilkan akan sulit dilepas dari cetakan. Kubus bio-briket dikeringkan selama 24 jam untuk selanjutnya dilakukan analisis karakteristiknya. Diagram alir penelitian terdapat pada Gambar 1.
Durabilitas adalah ukuran kemampuan briket untuk menahan kekuatan destruktif seperti kompresi, dampak,  dan  gesekan  selama  penanganan  dan  transportasi.  Produksi  partikel  halus  atau  debu  selama penggunaan,  transportasi,  dan  penyimpanan  dapat  memberikan  dampak  bahaya  kesehatan  dan lingkungan yang tidak nyaman (Karunanithy et al., 2012).  Analisis durabilitas dilakukan dengan langkah menimbang massa awal  sampel bio-briket (m1), selanjutnya sampel dijatuhkan dari ketinggian 2 meter sebanyak 3 kali di atas permukaan padat. Langkah berikutnya melakukan penimbangan sampel (m 2 ) dan dilakukan perhitungan nilai durabilitas menggunakan Persamaan 1.
Durabilitas(%) = (m2 m1) 𝑥 100% ⁄ … … . (1)
Keterangan: m1 : massa biobriket sebelum dijatuhkan (g) m2 : massa biobriket setelah dijatuhkan (g)
Densitas adalah parameter penting untuk tujuan penyimpanan dan transportasi bio-briket. Produk bio-briket dengan densitas yang tinggi lebih disukai sebagai bahan bakar karena memiliki nilai kalor yang tinggi dan karakteristik pembakaran yang baik (Davies & Davies, 2017). Analisis densitas dilakukan dengan cara menimbang sampel biobriket kering dan mengukur dimensi kubus biobriket, selanjutnya dilakukan perhitungan densitas menggunakan Persamaan 2.
ρ = m 𝑣 ⁄ … … … … … … … … … … … … … . (2)
Keterangan: ρ : densitas (g/cm 3 ) m : massa (g) v : volume (cm 3 )
Analisis kadar air dilakukan untuk mengetahui kualitas bio-briket yang akan berkaitan dengan daya tahan,  kemampuan  pembakaran  dan  penyimpanan.  Cara  kerjanya  yaitu  menimbang  sampel  biobriket sebelum dilakukan pengeringan, lalu sampel dimasukkan ke oven dengan suhu 105 o C selama 3 jam. setelah itu sampel didinginkan dengan desikator sampai mencapai suhu ruangan untuk ditimbang. Selanjutnya dilakukan perhitungan kadar air menggunakan Persamaan 3 (BSN, 2000).
Kadar air(%) = (m1 − m2 m1) 𝑥 100% ⁄ … … . (3)
Keterangan: m1 : massa sampel sebelum pengeringan (g) m2 : massa sampel setelah pengeringan (g)
Rancangan percobaan ditampilkan pada Tabel 1 yang berisi informasi terkait variabel bebas persen massa tapioka dan variabel tetap massa arang dan jumlah aquadest.
Tabel 1. Rancangan percobaan penelitian
Sampel biobriket dengan perekat tapioka (%) Massa Tapioka (g) Massa arang (g) Aquadest (ml) 9 1.37 15.23 30
Sampel biobriket dengan perekat tapioka (%) Massa Tapioka (g) Massa arang (g) Aquadest (ml) 10 1.52 15.23 30 11 1.67 15.23 30 12 1.82 15.23 30 13 1.97 15.23 30

## HASIL PEMBAHASAN
Hasil dari penelitian ini memperlihatkan karakteristik dari produk bio-briket yang persentase massa perekat tapioka divariasikan. Sebagai pembanding digunakan sampel bio-briket komersil dari tempurung kelapa dengan data hasil analisis yang ditampilkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Karakteristik Biobriket dari arang tempurung kelapa komersil sebagai standar pembanding
Parameter Nilai Durabilitas (%) Densitas (g/cm 3 ) Kadar Air (%) 99.95 0.97 5.00
Karakteristik  bio-briket  dengan  variasi  perekat  tapioka  dapat  dilihat  pada  Tabel  3.  Rentang persentase  massa  tapioka  diambil  antara  9  sampai  13%  dengan  interval  1%,  hal  ini  disebabkan  pada persentase massa perekat dibawah 9% produk tidak dapat melekat secara utuh dan menyisakan serpihan arang  yang  tidak  menempel  pada  hasil  cetakan.  Sedangkan  pada  produk  dengan  perekat  diatas  13% menjadi sulit dicetak karena terlalu lunak sehingga menghasilkan dimensi produk yang tidak konsisten. Tabel 3. Karakteristik Biobriket dari arang kulit singkong dengan variasi persen massa perekat tapioka
Persentase massa perekat tapioka (%) Massa arang (g) Durabilitas (%) Densitas (g/cm 3 ) Kadar Air (%) 9 15.23 99.54 1.00 5.38 10 15.23 99.32 0.95 4.93 11 15.23 99.48 0.92 4.90 12 15.23 99.35 0.99 4.49 13 15.23 99.66 1.05 5.09
Durabilitas tertinggi ditampilkan pada sampel 13% dengan nilai 99.66%. Sampel dengan tapioka 9% memiliki  nilai  durabilitas  yaitu  99.54%  dimana  sempel  tersebut  merupakan  posisi  kedua  tertinggi  yang mendekati nilai durabilitas bio-briket komersil dari tempurung kelapa. Pada  Gambar 2 memperlihatkan bahwa penambahan jumlah perekat terlihat kurang mempengaruhi durabilitas, hal ini dimungkinkan untuk terjadi karena partikel arang dan tapioka kurang homogen ketika proses pencampuran.
Gambar 2. Pengaruh persentase massa perekat tapioka terhadap durabilitas biobriket
Pada  Gambar  2  memperlihatkan  densitas  biobriket  hasil  penelitian  yang  paling  mendekati  nilai standar komersil terdapat pada sampel 12% yaitu sebesar 0.99 g/cm 3 , densitas yang tinggi memberikan dampak  dari terhadap durabilitas yang meningkat. Di sisi lain densitas yang tinggi akan membutuhkan material yang lebih banyak  untuk  menghasilkan satu produk  dengan dimensi yang sama  (Nurba et al. , 2019).

## Gambar 3. Pengaruh persentase massa perekat tapioka terhadap densitas biobriket
Kadar air dari masing-masing sampel biobriket ditampilkan pada Gambar 4, dimana parameter ini sudah memenuhi nilai standar SNI yaitu maksimum 8% maupun standar India dan Uni-Eropa dengan nilai acuan maksimum 15%. Kadar air yang tinggi akan menyebabkan briket sulit terbakar, sedangkan kadar air rendah menyebabkan bio-briket mudah untuk  pecah. Peningkatan kadar air akan memberikan dampak terhadap  peningkatan  duarbilitas  dan  densitas.    Densitas  yang  lebih  tinggi  pada  bio-briket  umumnya menghasilkan durabilitas yang lebih  baik.  Ini karena briket yang lebih  padat cenderung lebih kuat dan tahan terhadap benturan dan tekanan mekanis (Mwinuka, 2015).
Gambar 4. Pengaruh persentase massa perekat tapioka terhadap kadar air biobriket Produk optimum dari penelitian ini yaitu dengan persentase massa perekat tapioka 9% dengan nilai durabilitas 99.54%, densitas 1 g/cm 3 dan kadar air 5,39%. Walaupun durabilitas tapioka 13% lebih tinggi yaitu sebesar 99.66%, akan tetapi densitas yang terlalu tinggi mengakibatkan tingginya jumlah tapioka yang  harus  dipakai.  Hal  ini  kurang  baik  untuk  produk  biobriket  jika  ingin  diproduksi  secara  komersil, mengingat  kulit singkong berasal dari limbah sedangkan tapioka dibeli dan akan mempengaruhi biaya produksi jika jumlahnya meningkat. Pengujian nilai kalor dari biobriket hanya dilakukan pada sampel 9% karena  dianggap  memiliki  karakteristik  yang  optimum  berdasarkan  parameter  uji  sebelumnya  seperti durabilitas, densitas dan kadar air. Hasil uji menggunakan bomb calorimeter Leco AC600 menghasilkan nilai kalor  sampel  tapioka  9%  sebesar  3242.37  kal/g.  Nilai  tersebut  sudah  memenuhi  standar  India  yaitu
minimum 3000 kal/g, akan tetapi belum memenuhi standar Uni-Eropa yaitu 3500 kal/g atau SNI yaitu 5000 kal/g.

## KESIMPULAN
Dalam penelitian ini, produksi bio-briket menggunakan kulit singkong sebagai bahan baku dengan perekat tapioka. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan persentase perekat yang optimum dengan parameter analisis diantaranya durabilitas, densitas dan kadar air. Hasil analisis menunjukkan persentase massa perekat tapioka  yang  optimum didapatkan  pada 9%  dengan  nilai durabilitas 99.54%, densitas  1 g/cm 3 , kadar air 5,39% dan nilai kalor 3242.37 kal/g.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  LPPM  Universitas  Muhammadiyah  Jakarta  selaku penyedia  dana  penelitian  dan  publikasi  makalah  ilmiah  berdasarkan  kontrak  penelitian  internal  tahun pelaksanaan 2023 antara Universitas Muhammadiyah Jakarta dengan peneliti Nomor: 80/R-UMJ/VII/2023 tertanggal  10  Juli  2023.  Serta  berterima  kasih  kepada  Jurusan  Teknik  Kimia  UMJ  sebagai  tempat pelaksanaan penelitian.

## DAFTAR PUSTAKA
Adebayo,  K.,  &  Seck,  A.  (2020). West  Africa  Competitiveness  Programme  Regional  Investment  Profile  - Summary - Cassava Value Chain . Geneva.
Anggraeni,  S.,  Hofifah,  S.  N.,  Nandiyanto,  A.  B.  D.,  &  Bilad,  M.  R.  (2021).  Effects  of  Particle  Size  and Composition  of  Cassava  Peels  and  Rice  Husk  on  The  Briquette  Performance. Journal  of  Engineering Science and Technology , 16 (1), 527 – 542.
Badan Pusat Statistik. (2015). Produksi Ubi Kayu Menurut Provinsi (ton), 1993-2015. Retrieved September 19, 2022, from https://www.bps.go.id/linkTableDinamis/view/id/880
BSN. (2000). SNI 01-6235-2000 tentang Briket Arang Kayu. Jakarta: Badan Standar Nasional.
Bureau of Indian Standards. (2022). Solid Biofuels — Fuel Specification and Classes — Briquettes From Agro and Herbaceous Residues.
Cesprini, E., Greco, R., Causin, V., Urso, T., Cavalli, R., & Zanetti, M. (2021). Quality assessment of pellets and briquettes made from glued wood waste. European Journal of Wood and Wood Products , 79 , 1153 – 1162. https://doi.org/10.1007/s00107-021-01695-1
D Nurba, M Yasar, Mustaqimah, Fadhil, R., S P Sari, & C V Mysa. (2019). Performance of Corncobs and Wood Charcoal  Briquette  as  Heat  Energy  Sources  in  In-Store  Dryer.  In IOP  Conference  Series:  Earth  and Environmental Science 365 (pp. 1 – 10). https://doi.org/10.1088/1755-1315/365/1/012048
Davies, R. M., & Davies, O. A. (2017). Effect of Density on the Some Thermal Characteristics of Briquettes at Different  Levels  of  Binder,  Pressure  and  Particle  Sizes. International  Journal  of  Emerging  Engineering Research and Technology , 5 (7), 1 – 7.
EsauMwinuka, T. (2015). Effects of Process Parameters on the Density and Durability of Biomass Briquettes Made from Wet Method. International Journal of Engineering Research and Development , 11 (1), 32 – 38. Firdaus, A., & Octavianus, B. (2021). Biobrickets Made from Cassava Skin Waste Utilizing Banana Plastic Waste Glue and Water Hyacinth. Indonesian Journal of Engineering and Science , 2 (2), 7 – 13.
Fitriyano,  G.,  Ismiyati,  I.,  Purnawan,  I.,  Othman,  R.,  &  Ramadhan,  R.  F.  (2023).  Mini  Review:  Potential Utilization of Cassava Peel Waste as Raw Material for Bio Briquettes Production in Indonesia. In E3S Web of Conferences (p. 10). EDP Sciences. https://doi.org/https://doi.org/10.1051/e3sconf/202343200011
Food and Agriculture Organization. (2020). Top 10 Country Production of Cassava. Retrieved September 19, 2022, from https://www.fao.org/faostat/en/#rankings/countries_by_commodity
Hirniah,  F.  E.  (2020). Analisis  Energi  dalam  Pembuatan  Briket  Arang  dari  Kulit  Singkong  dengan  Tepung
Tapioka sebagai Perekat . UNIVERSITAS JEMBER.
Karunanithy, C., Wang, Y., Muthukumarappan, K., & Pugalendhi, S. (2012). Physiochemical Characterization of BriquettesMade from Different Feedstocks. Biotechnology Research International , 12.
O.A.  Oyelaran,  B.O.  Bolaji,  M.A.  Waheed,  &  M.F.  Adekunle.  (2014).  Effects  of  Binding  Ratios  on  Some Densification Characteristics of Groundnut Shell Briquettes. Iranica Journal of Energy & Environment ,
5 (2), 167 – 172. https://doi.org/10.5829/idosi.ijee.2014.05.02.08
O.A. Oyelaran, O. Balogun, A.O. Ambali, & Abidoye, J. K. (2017). Characterization of Briquette Produced from Tannery Solid Waste. Journal Of Materials And Engineering Structures , 4 , 79 – 86.
Rumiyanti,  L.,  Irnanda,  A.,  &  Hendronursito,  Y.  (2018).  Analisis  Proksimat  Pada  Briket  Arang  Limbah Pertanian. Jurnal Fisika Dan Aplikasinya , 3 (1), 15 – 22. https://doi.org/doi.org/10.21009/Spektra.031.03
Terhider, U. E., & Ediba, O. E. (2021). Investigation of The Combustion Characteristics of Briquettes Produced From Cassava Peels, Mango Nuts and Orange Peels. International Research Journal of Modernization in Engineering Technology and Science , 3 (10), 736 – 742.