## PENGARUH VARIASI KOMPOSISI TERHADAP KARAKTERISTIK PEMBAKARAN BRIKET BIOCOAL BERBAHAN BAKU LIMBAH PERTANIAN
The Effect Of Composition Variations On The Combustion Characteristic Of Agricultural Wastes Biocoal Briquette
Dwi Aries Himawanto, Supriyadi, Budi Santosa

## ABSTRACT
The  objective  of  this  research  is  to  find  the  effect  of  composition  variations  on  the agricultural wastes biocoal briquette.
The  research  is  started  with  heating  value  analysis  and  water  and  ash  analysis  of agricultural wastes and coal. Then the next step are sizing and mixing that wastes and coal, the  research  variables  are  composition  of  biocoal  briquette,  the  manufactured  alternative fuel then take to the furnace to find the combustion characteristic The result of this research give the best composition i.e 60 % agricultural waste-40 % coal with particle size 20 mesh which bonded with 15 % cassava starch and drying in 110 0 C for 90 minutes, which give the best combustion characteristic in the  0 m/s airflow condition.
Keywords : agricultural wastes, biocoal briquette, combustion characteristics, composistion variations
PENDAHULUAN Sentra  industri  genteng  merupakan  salah satu sentra industri yang kian berkembang,  hal  ini  didasari  oleh kenyataan  bahwa  kebutuhan  perumahan masyarakat  semakin  meningkat,  sehingga hal  ini  menyebabkan  genteng  sebagai salah  satu  komponen  bangunan  pun  juga meningkat  permintaannya.Demikian  juga yang dialami oleh sentra industri genteng di  Desa  Wiroko  Kecamatan  Tirtomoyo Kabupaten  Wonogiri  yang  dalam  satu hari  mampu  memproduksi  100.000  buah genteng  dan  mempekerjakan  sekitar  200 orang  pekerja  ini  semakin  mengalami peningkatan permintaan. Namun ditengah prospek usaha yang cerah tersebut terselip permasalahan yang sangat besar yang saat ini  mengganggu  kontinuitas  produksi sentra  indutri  genteng  tersebut  yaitu ketersediaan bahan bakar untuk membakar  genteng, terutama  pada  saat musim penghujan..
Selama ini para pengrajin di sentra indutri genteng  Wiroko  membeli  kayu  bakar untuk  pembakaran  genteng  tersebut, namun  harganya  semakin  lama  semakin mahal  (menjadi  2  kali  lipat  harganya) sehingga  dirasakan  secara  ekonomi  tidak memungkinkan  lagi  untuk  membeli, akibat dari permasalahan ini terjadi gejala pembalakan  pohon    liar  di  sepanjang sungai Wiroko untuk kemudian dijadikan bahan  bakar,  hal  ini  sedikit  banyak menimbulkan kekhawatiran akan terjadinya  bencana  banjir  yang  terus menghantui di sepanjang DAS Bengawan Solo  karena  tidak  adanya  lagi  konservasi air akibat pembalakan liar tersebut. Melihat  permasalahan  diatas,  terlihat bahwa  perlunya  segera  mencari  bahan bakar  alternatif  yang  berbasis  pada potensi  lokal  untuk  pembakaran  genteng sebagai  pengganti  kayu  bakar  dengan spesifikasi  mendekati  kayu  bakar  baik dari  sisi  karakteristik  pembakarannya
maupun  karakteristik  mekaniknya,  agar kontinuitas produksi genteng tetap berjalan  dan  kelestarian  lingkungan  tetap terjaga.
Dan potensi lokal yang potensial dikembangkan  adalah  limbah  pertanian (sekam  padi  dan  jerami)  yang  melimpah di  Wiroko,  potensi  limbah  pertanian tersebut diolah bersama batu bara menjadi biocoal sebagai pengganti kayu bakar. Sementara itu beberapa penelitian mengenai  pemanfaatan biomass sebagai bahan  bakar  telah  dilakukan  oleh beberapa  peneliti.  Riset  menunjukkkan, pada  tahun  1987,  pemanfaatan  sekam padi  sebagai  bahan  bakar  di  Indonesia ternyata  kurang  dari  10  %,  sedangkan  di India  pemanfaatan  sekam  padi  menjadi bahan  bakar  mencapai  40  %  pada  tahun 1980  (Werther,  2000).  Huff  (1980) meneliti  mengenai  pengaruh  ukuran, bentuk, densitas, kadar air dan temperatur dinding tungku terhadap waktu pembakaran  kayu.  Sedangkan  karakter pembakaran  limbah  pertanian  pernah diteliti  oleh  Werther  (2000),  yang menyatakan antara lain, limbah pertanian banyak  sekali  mengandung volatile sehingga memyebabkan pembakaran dimulai  pada  temperatur  rendah,  Naruse dkk. (1999) melakukan penelitian mengenai karakteristik pembakaran biomass yang berasal dari limbah jagung. Penelitian  mengenai  pembakaran  antara jerami  dan  batu  bara  diteliti  oleh Pedersen  dkk.  (1996)  yang  dalam risetnya menghasilkan kesimpulan bahwa dengan  pembakaran  antara  batu  bara Kanada,  emisi  NO  dan  SO 2 dapat direduksi  bila  dibandingkan  dengan pembakaran batu bara saja, juga didapatkan  hasil  terjadi  penurunan  kadar asap  dan  abu.  Sedangkan  Antolin  (1995) melakukan penelitian tentang pembakaran  limbah  kopi  ,  mendapatkan bahwa pembakaran limbah kopi menghasilkan  kadar  sulfur  yang  rendah,
selain itu keringnya kandungan campuran awal dari limbah kopi akan menguntungkan  karena  naiknya  nilai kalor.    Naruse  dkk.  (1999)  melakukan penelitian mengenai perilaku pembakaran dan  kontrol  emisi  pada  pembakaran biobriket,  dari  penelitian  ini  didapatkan hasil bahwa biobriket memiliki temperatur  penyalaan  yang  lebih  rendah dan  waktu  pembakaran  yang  lebih singkat  dari  pada  batu  bara  normal. Davidson  (1999),  menyatakan  bahwa pembakaran biomass akan dapat memperbaiki  performa  pembakaran  dan mengontrol  emisi  NO x karena biomass banyak  mengandung volatile  matter termasuk  juga  jenis N-volatile sebagai contoh NH 3 .
Tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah  mencari  komposisi  dan  teknologi pembuatan  briket  biocoal  yang  tepat sebagai  alternatif  penganti  kayu  bakar. Dalam  penelitian  ini,  bahan  dasar  dari briket  biocoal  yng  diteliti  adalah  limbah pertanian  (sekam  padi  dan  jerami)  dan batubara.

## BAHAN DAN METODE Bahan Penelitian
Bahan  penelitian  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  kayu  bakar  dan limbah pertanian (sekam padi dan jerami) yang  diambil  dari  lokasi  penelitian  di Wiroko  serta  batu  bara  yang  didapatkan dari  stock  pile  batu  bara  yang  berada  di Kalurahan  Mojosongo  Kota  Surakarta. Bahan  baku  lain  adalah  limestone  (batu gamping)  sebagai  bahan  pengikat  polusi, dan  lem  kanji  sebagai  pengikat  briket. Pemilihan  bahan  baku  didasari  atas ketersediaan bahan baku, limbah pertanian  tersedia  melimpah  di  sentra industri  genteng  Wiroko,  sementara  batu bara  yang  digunakan  merupakan  batu bara kualitas rendah yang banyak terdapat di Indonesia. Dan khusus untuk batu bara, sangat  dimungkinkan  adanya  kerjasama
antar wilayah antara Kabupaten Wonogiri selaku  pengguna  batu  bara  dengan Kabupaten Pacitan yang memiliki potensi batu  bara  kualitas  rendah  yang  siap diolah.
Sedangkan  kayu  bakar  diambil  dari  kayu bakar yang digunakan oleh para pengrajin genteng  di  Wiroko  guna  mendekatkan penelitian pada permasalahan riil.

## Metode Penelitian
Tahap  awal  dari  penelitian  ini  adalah pengumpulan dan penyaiapan bahan baku yaitu limbah pertanian yang dikumpulkan berasal  dari  industri  pertanian  yang berupa  jerami  dan  sekam  padi,  lem  kanji (cassava  starch)  .  Disamping  itu  juga limestone  (batu  kapur)  sebagai  bahan pengikat polutan. Yang dilanjutkan dengan  uji  bahan  baku  yang  meliputi kandungan  nilai  kalor (heating  kalor) , kadar  air  dan  kadar  abu.  Langkah berikutnya  adalah  penyeragaman  ukuran bahan baku (sizing) menjadi 20 mesh. Tahapan  selanjutnya  adalah  pembuatan briket  biocoal  dengan  variasi  komposisi penyusun  briket  biocoal  .  Briket  biocoal dibuat dengan menggunakan alat pengepres  yang  terbuat  dari  dongkrak berkapasitas  10  ton  yang  dilengkapi dengan  pressure  gauge.  Briket  biocoal yang  dibuat  bentuk  silindris  berdiameter 2,8  cm  dengan  berat  10  gram  variasi penelitian  perbandingan  limbah  pertanian (jerami  dan  sekam  padi)  dan  batu  bara, sehingga  briket  yang  dibuat  adalah sebagai  berikut  briket  biocoal  dengan perbandingan  limbah  pertanian  dan  batu bara (100 % limbah pertanian, 90 % , 80 %,  70  %  dan  60  %    limbah  pertanian), dasar  pemelihan  variasi  ini  adalah pertimbangan  ekonomi  yaitu  penggunaan limbah pertanian  yang lebih  banyak akan
menekan  biaya  pembuatan  briket  biocoal dengan  binder  lem  kanji  sebesar  15  % dari  berat  briket.  Briket-briket  yang  telah dibuat  kemudian  dikeringkan  dalam sebuah  oven  pengering  dengan  variabel penelitian temperatur pengeringan sebesar 100 0 C,  110 0 C  dan  120 0 C  yang dikeringkan  selama  90  menit.  Setelah sampel  briket  biocoal  siap,  dilanjutka dengan  uji  karakteristik  pembakaran briket biocoal.
Alat  untuk  melakukan  uji  pembakaran dapat dilihat pada gambar 1 dibawah, dan proses pengambilan data dapat dideskripsikan  sebagai  berikut.    terdiri dari  blower,  ruang  pembakaran  secara elektrik  yang  dapat  dikontrol    dan timbangan  elektronik,  termokopel  dan stopwatch sebagai  alat  ukur  utama. Secara  singkat  akan  dijelaskan  proses pengujian  yang  berlangsung  sebagai berikut,  sampel  campuran  bahan  bakar yang  telah  disiapkan  diletakkan  dalam wadah cekung yang diletakkan tergantung pada  kawat  yang  dihubungkan  pada electronic  balance ,  kemudian  blower dinyalakan,  dan  ruang  bakar  secara perlahan-lahan akan dinaikkan temperaturnya sehingga suhu udara meningkat  maka  campuran  bahan  bakar akan mengalami proses pembakaran yang mengakibatkan  terjadinya  pengurangan massa  campuran  yang  dideteksi  pada electronic balance , sementara itu temperatur yang terjadi dapat dilihat pada termocouple  reader, data-data  tersebut diambil  pada  selang  waktu  tertentu  yang dapat ditentukan melalui stopwatch .
Dalam  penelitian  ini,  temperatur  ruang bakar  akan  diatur  pada  300 0 C,  dan kecepatan blower akan diatur pada 0 m/s, 0,2 m/s dan 0,5 m/s.

## Gambar 1. Skematik alat uji pembakaran

## HASIL
Briket  Biocoal  yang  Dibuat  Dalam Penelitian
Briket  yang dibuat dalam penelitian yang dilakukan  berdiameter  2,8  cm  dengan tinggi bervariasi tergantung pada komposisi yang digunakan.
Dalam  pembuatan  briket  biocoal  ini, berapapun perbandingan komposisi limbah  pertanian  dan  batu  bara  , perbandingan  limbah  pertanian  selalu  50
%  berbanding  50  %  antara  sekam  padi dan  jerami,  hal  ini  didasari  oleh  satu
pertimbangan praktis untuk mendayagunakan potensi limbah pertanian yang ada. Sementara  dalam  pembuatan  briket, terdapat tahapan crushing atau penghalusan  bahan  baku,  hal  ini  untuk meningkatkan  daya  lekat  binder/lem, namun  demikian  karena  pertimbangan praktis  ukuran  bahan  baku  dibatasi sampai dengan 20 mesh untuk menghindari  munculnya  kesulitan  proses di lapangan.
Gambar 2.  Briket Biocoal yang Dibuat Dalam Penelitian
T R TR TC 1 2 3 4 T 5 T Aliran udara dari blower

## Hasil Uji Nilai Kalor, kadar Air dan Kadar Abu Bahan Baku
Hasil uji proksimate dan ultimate dari bahan baku disajikan dalam tabel 1
Tabel 1 Sifat Dasar Bahan Baku No. Nama Analisa Air (%) Abu (%) Kalori (kal/gram) 1. Kayu Bakar 11,015 0,51 4018,2545 2. Sekam Padi 5,585 22,7 3152,898 3. Jerami 8,555 17,415 3135,2735 4. Batu Bara 8,505 8,205 5957,2615 Dari  tabel  1  terlihat  bahwa  nilai  kalor batu  bara  tertinggi  diantara  bahan  baku yang lain, disusul oleh kayu bakar, sekam padi  dan  jerami.  Bila  dianggap  bahwa kayu  bakar  selama  ini  merupakan  bahan bakar  yang  paling  tepat  untuk  proses pembuatan genteng, maka parameter yang harus  dijadikan  acuan  adalah  besarnya nilai  kalor,  dengan  kata  lain  komposisi limbah  pertanian  dan  batu  bara  dalam biocoal harus mampu memberikan besaran  nilai  kalor  yang  sama  dengan kayu bakar.
Karakteristik Pembakaran Briket

## Biocoal Akibat Variasi Komposisi
Pengaruh  Komposisi  Briket  dapat  dilihat dalam gambar 3 sampai dengan gambar 5. Secara  keseluruhan  dapat  dikatakan bahwa  kondisi  pembakaran  terbaik  untuk setiap  variasi  penelitian  berbeda-beda tergantung komposisi briket biocoal  yang diteliti.  Namun  demikian  pada  kondisi aliran  0  m/s  merupakan  kondisi  optimal untuk  pembakaran briket hasil penelitian, hal  ini  dapat  dilihat  dari  besarnya temperatur  pembakaran  yang  dihasilkan. Pada  kondisi  aliran  0  m/s,  temperatur pembakaran  briket  biocoal  adalah  yang tertinggi  untuk  semua  variasi  penelitian terutama  pada  komposisi  60  %  limbah pertanian dengan range temperatur pembakaran  yang  dihasilkan  antara  300 0 C sampai dengan 500 0 C, oleh karena itu dapat  dikatakan  briket  biocoal  dengan
komposisi  60  %  limbah  pertanian digunakan  dalam  tobong  genteng  yang memiliki karakteristik aliran udara minimal.
Selain  hal  tersebut,  terdapat  satu  kondisi teknis  yang  menyebabkan  briket  biocoal dengan  60  %  limbah  pertanian  diusulkan sebagai  briket  dengan  komposisi  terbaik. Pertimbangan  teknis  tersebut  adalah semakin  besar  kadar  limbah  pertanian dalam briket biocoal maka briket tersebut semakin  rapuh  dan  rentan  terhadap pembebanan  dan  aliran  udara,  sehingga dikhawatirkan akan membawa permasalahan tersendiri dalam aplikasi di lapangan.
Pada  gambar  3,  terlihat  grafik  pengaruh komposisi briket biocoal terhadap temperatur pembakaran pada kecepatan 0 m/s,  dalam  gambar  tersebut  terlihat dengam bertambahnya kandungan limbah pertanian  dalam  bruket  biocoal  maka temperatur pembakaran cenderung mengalami  penurunan,  dan  temperatur hasil  pembakaran  maksimal  didapatkan pada  komposisi  60  %  limbah  pertanian dan  40  %  batubara  ,  dimana  briket biocoal  ini  memiliki  kisaran  temperatur pembakaran antara 300 0 C sampai dengan 490 0 C,  serta  mampu  memberikan  energi sekitar  30  menit.  Sementara  untuk  briket dengan  komposisi  limbah  pertanian  lebih besar  akan  menghasilkan  temperature
pembakaran  berkisar  antara  300 0 C sampai dengan 450 0 C.
Hal  yang  sama  juga  terlihat  apabila kecepatan  udara  dinaikkan,  pada  gambar 4,  disajikan  grafik  pengaruh  komposisi briket biocoal terhadap temperatur pembakaran  pada  kecepatan  udara  0,2 m/s,  dan  terlihat  bahwa  briket  biocoal dengan komposisi 60 % limbah pertanian- 40  %  batubara  memberikan  temperatur pembakaran  yang  lebih  tinggi,  yaitu berkisar antara 300 0 C sampai dengan 440
0 C,  sementara  komposisi  yang  lain
berkisar antara 300 0 C sampai dengan 430 0 C.  Sedangkan  pada  kecepatan  udara  0,5 m/s, seperti  yang tampak pada  gambar 5, semua  komposisi  briket  memberikan kisaran  temperature  pembakaran  yang hampir sama.
Hasil  diatas,  dapat  dipahami  karena dengan  semakin  besarnya  kadar  batubara dalam  briket  biocoal  maka  nilai  kalor briket  akan  semakin  besar,  namun  untuk menghasilkan  karakteristik  pembakaran yang  optimal  diperlukan  kecepatan  udara yang optimal pula.
(a) (b) (c)
Gambar 3.  Pengaruh Variasi Komposisi Terhadap Karakteristik Pembakaran Briket yang Diteliti Pada Kecepatan 0 m/s
(a) (b)

## (c)
Gambar 4.  Pengaruh Variasi Komposisi Terhadap Karakteristik Pembakaran Briket yang Diteliti Pada Kecepatan 0,2 m/s
(a) (b)

## (c)
Gambar 5.  Pengaruh Variasi Komposisi Terhadap Karakteristik Pembakaran Briket yang Diteliti Pada Kecepatan 0,5 m/s

## SIMPULAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat ditarik kesimpulan
a. Limbah pertanian (sekam  padi  dan jerami)  potensial  untuk  diolah menjadi  bahan  bakar  alternatif biocoal yaitu  diolah  bersama
dengan batu bara. b. Komposisi  briket  biocoal  yang direkomendasikan dari hasil penelitian ini adalah  briket  biocoal dengan  60  %  limbah  pertanian  40
%  batu  bara  dengan  pengikat  lem kanji (cassava starch) sebesar 15 % berat  yang ditekan dengan tekanan 300  kg/cm 2 dan  dikeringkan  pada temperatur  110 0 C  selama  90 menit.  Dimana  briket  biocoal  ini
memiliki kisaran temperatur pembakaran  antara  300 0 C  sampai dengan  490 0 C,  serta  mampu memberikan  energi  sekitar  30 menit.

## Ucapan Terima Kasih
Tim  Peneliti  mengucapkan  terima  kasih kepada Badan Penelitian dan
Pengembangan  Provinsi  Jawa  Tengah yang  telah  mendanai  kegiatan  penelitian ini  melalui  program  Riset  Unggulan Daerah  Tahun  2008.  Peneliti  juga mengucapkan  terima  kasih  kepada  para asisten  penelitian  ini  (Wisnu,  Tomi  dan Edi)  atas  kerjasamanya  selam  penelitian berjalan.

## DAFTAR PUSTAKA
Antolin,  G,  Velasco.,  Irusta,  R.  Segovia, J.J.,1991, Combustin  of  coffe Lignocellulose Waste, Proceedings  of  First  International Conference Vilamoura, Portugal Biagini, E., Tognotti, L., 2004. Fundamental Aspect of Biomass/Coal Co-firing , Dipartiminto di Ingegneria Chimia-Universita  di  Pisa  via Diotisalvi, Pisa, Italy.
Borman,  G.L  and  Ragland,  K.W.,  1998.
Combustion  Engineering, Mc Graw  Hill  Publishing  Co,  New York.
Cai,  Yingwei.,  Zygouraks,  Kyriacos., 2003, A  Multiscale  Transient
Mode  for  Combustion  of  Highly Porous  Chars ,  Ind.Eng.Chem.Res 42, pp. 2746-2755 Dujambi,S.,1999, Burning  Rate  of  Single Large  Coal  Briqettes  ;  An
Investigation on The Effect of Size,
Air  Preheater,  Furnace  Wall
Temperature  and  Air  Flow  Rate , Thesis, Gadjah Mada University
Hart,  S.,  Ward,  J.,  Biffes,  M.,  2001, Development  of  A  Method  to Asses  The  Reactivity  of  Multi Component  Solid  fuel  Briquette , IFRF  combustion  Journal,  Article no. 200106, June 2001 Himawanto  Aries  Dwi,  Kusharjanto
Bambang, 2003, Pengolahan Limbah Pertanian Menjadi
Biobriket  Sebagai  Salah  Satu Bahan  Bakar  Alternatif, Seminar Nasional  RAPI,  Desember  2003, FT UMS Himawanto,  Aries  Dwi  Rosariastuti, Retno  MMA.,  Supriyadi,  2005, Pengolahan Limbah Industri Aren Sebagai  Bahan  Bakar  Alternatif  : Karakteristik  Pembakaran    , Naskah  Jurnal  Ilmiah  Enviro, Diterbitkan Maret 2006 Li,  Yadong.,  Liu,  Henry.,  2000, High pressure  densification  of  wood residues to form an upgraded fuel , Biomass and Bioenergy 19 (2000) pp. 177-186 Naruse, Ichiro., Gani., Asri., Morishita,Keiju.,2001, Fundament
al Characteristic On Co- Combustion  of  Low  Rank  Coal
With  Biomass, Pittsburg  Coal Conf. Naruse, Ichiro.,Lu,Guoqing.,Kim,Heejoon.
,Yuan,Jianwei.,1999, Combustion Behavior and Emission Control In Biobriquette Combustion, Proc.Int.Conf.on Mech.Eng.,Tanzania,Africa Pedersen, Lars Strom.,Nielsen,Hanne Phillbert.,Kill,Soren.,Hansen,Lone Aslaug.,Johansen,KimDam.,Kildsi g,Finn.,Christensen,Jan.,Jespersen ,Peer.,19  96, Full  Scale  Co-Firing
Of Straw and Coal, Fuel, Volumen  75,Number  13,pp.1584-
1590 Ragland,  K.W.,  Aerts,  D.J.,  Purnomo, 1990. Pressurized  Downdraft  of Woodchips, Twenty-Third Symposium International on Combustion, The Combustion Institute, pp. 1025-1032. Saptoadi,H., 2004. Research Of Combustion  Characteristics  Of Fuel Briquettes Made from Wooden Saw And Lignite . Proceedings International Workshop  on  Biomass  &  Clean Fossil Fuel Power Plant Technology  :  Sustainable  Energy Development&  CDM,  Jakarta, January 13-14
Proposal  Industri  Pati  Aren  “UD
LESTARI”  Dukuh  Margoluwih, Desa Daleman, Kecamatan Tulung, Kabupaten Klaten, Propinsi Jawa Tengah .
Werther,J.,Saenger,M.,Hartge,E-
U.,Ogada,T.,Siagi,Z.,2000, Combu stion  of  Agricultural  Residues,
Progress in Energy and Combustion Science 26,pp.1-27