## PEMBUATAN BIOBRIKET DARI PELEPAH DAN CANGKANG KELAPA SAWIT: PENGARUH KOMPOSISI BAHAN BAKU DAN UKURAN PARTIKEL

## BIOBRIQUETTE PRODUCTION FROM PALM FRONDS AND SHELLS: EFFECT OF MATERIAL COMPOSITION AND PARTICLE SIZE
Okta Bani*, Iriany, Taslim, Cici Novita Sari, Cindy Carnella Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155, Indonesia
*Email: althenos@gmail.com

## Abstrak
Briket  merupakan bahan bakar padat dari bahan  organik  dengan nilai  kalor dan  waktu nyala  tinggi. Komposisi dan ukuran partikel bahan baku dapat mempengaruhi kualitas briket. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh komposisi dan ukuran partikel bahan baku pembuatan briket pada nilai kalor dan karakteristik  briket  yang  dihasilkan.  Dalam  penelitian  ini,  briket  dibuat  menggunakan  bahan  baku utama  pelepah  dan  cangkang  kelapa  sawit  pada  perbandingan  massa  1:2,  1:4,  1:6,  1:8  dan  ukuran partikel acak, 50, 70, dan 100 mesh. Bahan baku terlebih dahulu dikarbonisasi pada 450°C selama 30 menit  kemudian  ditambah  perekat  tepung  kanji  20%  berat  dan  oli  bekas  (perbandingan  1:1).  Briket yang  dihasilkan  diuji  kadar  air,  kadar  abu,  densitas,  kadar  zat  menguap,  kadar  karbon  terikat,  laju pembakaran,  nilai  kalor,  dan  kuat  tekan.  Hasil  yang  cukup  baik  diperoleh  untuk  briket  dengan komposisi  pelepah  dan  cangkang  1:8,  dan  ukuran  partikel  100  mesh.  Pada  kondisi  ini,  briket  yang dihasilkan memiliki kadar air 5,5%; kadar abu 2,54%; densitas 0,51 g/cm 3 ; kadar zat menguap 19,58%; kadar karbon terikat 72,38%; laju pembakaran 0,2 g/menit (3,4×10 −3 g/detik); nilai kalor 15,3 kkal/g; dan  kuat  tekan  0,06  N/mm 2 .  Hasil  ini  telah  memenuhi  SNI,  standar  Jepang,  Amerika,  dan  Inggris, kecuali kuat tekan briket yang belum memenuhi standar industri.
Kata kunci: briket, pelepah kelapa sawit, cangkang kelapa sawit, ukuran partikel, nilai kalor

## Abstract
Briquettes are solid fuels from organic materials with  high calorific values and burn duration. The composition  and  particle  size  of  the  raw  material  may  affect  briquette  quality.  This  study  aimed to evaluate the effect of composition and particle size on calorific value and characteristics of the resulting briquettes. In this study, briquettes were made using palm oil fronds and shells at mass ratio of 1:2, 1:4,  1:6,  1:8  and  particle  size  of  not-dertemined,  50,  70,  and  100  mesh.  First,  raw  material  was carbonized  at  450°C  for  30  minutes  then  added  to  20%wt.  starch  glue  and  waste  oil  (1:1  ratio). Resulting briquettes were analyzed for its water content, ash content, density, volatile matter content, fixed  carbon  content,  combustion  rate,  calorific  value,  and  compressive  strength.  Satisfying  results were obtained for briquettes with a front to shell ratio of 1:8, and a particle size of 100 mesh. At this condition,  the  resulting  briquettes  have  water  content  of  5.5%;  ash  content  of  2.54%;  density  of 0.51  g/cm 3 ;  19.58%  vapor  content;  fixed  carbon  content  of  72.38%;  combustion  rate  of  0.2  g/min (3.4×10 -3 g/sec); calorific value of 15.3 kcal/g; and compressive strength of 0.06 N/mm 2 . These results have  complied  with  the  Indonesian  National  Standard  (SNI),  Japanese,  American,  and  English standards, except for briquette compressive strength, which have not met the industrial standard.
Keywords: briquette, palm fronds, palm shell, particle size, calorific value

## Pendahuluan
Meningkatnya  jumlah  penduduk  diikuti penipisan cadangan bahan bakar fosil dunia telah menimbulkan  kekhawatiran  akan  kelangkaan bahan  bakar  di  masa  depan.  Salah  satu  upaya mengatasi hal ini adalah melalui pengembangan bahan bakar alternatif seperti biobriket. Biobriket
adalah  bahan  bakar  padat  dari  bahan  organik yang  memiliki  nilai  kalori  tinggi  dan  dapat menyala  untuk  waktu  yang  lama[20].  Sumber bahan  organik  untuk  pembuatan  biobriket meliputi kayu, rumput laut, kotoran hewan, dan lainnya[16]. Pelepah dan cangkang kelapa sawit
juga berpotensi dikembangkan menjadi biobriket karena berlimpah dan bernilai rendah.
Beberapa penelitian terdahulu telah
berhasil mengembangkan biobriket dari biomassa seperti cangkang kelapa sawit, tongkol jagung, ampas tebu, dan kulit durian [2,9,10,15]. Dalam  penelitian  ini,  peneliti  hendak  meninjau pengembangan biobriket dari campuran pelepah dan cangkang kelapa sawit dengan menggunakan pelumas bekas sebagai perekat.

## Teori
Indonesia  merupakan  salah  satu  negara penghasil  kelapa  sawit  terbesar  di  dunia[1] dengan  luas  peremajaan  kelapa  sawit  di Indonesia  mencapai  430.000  ha  per  tahun  pada tahun  2015[6].  Dari  peremajaan  kelapa  sawit dihasilkan  batang,  pelepah,  tandan  kosong,  dan cangkang  kelapa  sawit.  Komposisi  pelepah  dan cangkang  kelapa  sawit  dilampirkan  dalam Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi pelepah dan cangkang kelapa sawit [5,14] Komposisi Pelepah Cangkang %selulosa 43,91 26,16 %hemiselulosa 37,47 6,92 %lignin 20,54 53,85
Baik  pelepah  maupun  cangkang  kelapa sawit  dapat  diproses  menjadi  biobriket  melalui pembriketan  ( briguetting ).  Dalam  produksinya, biobriket  perlu  mengacu pada Standar Nasional Indonesia  (SNI)  yang  tertuang  dalam  Tabel  2. Teknologi  pembuatan  biobriket  sendiri  terdiri dari  dua  tahap  utama,  yaitu  karbonisasi  dan pemadatan.
Tabel 2. Baku Mutu Biobriket [19] Parameter Kadar Kadar air Maks. 8% Kadar abu Maks. 8% Kadar volatile matter Maks. 15% Nilai kalori Min 5000 kal/g Karbonisasi  dilangsungkan  pada  suhu sekitar 450°C[20] dalam kondisi rendah oksigen untuk menghasilkan arang sedangkan pemadatan dilakukan  pada  tekanan  sedang  sampai  tinggi menggunakan screw press ataupun piston press . Sebelum  pemadatan  arang  biasa  dipecah  dan dicampur  pengikat  terlebih  dahulu.  Berbagai perekat  dapat  digunakan,  mulai  dari  perekat organik  seperti  minyak  mentah,  pati,  molase, sampai  perekat  anorganik  seperti  tanah  liat, natrium silikat dan semen[11]. Dalam penelitian ini, digunakan tepung kanji dan oli bekas sebagai perekat.

## Metodologi Penelitian
Bahan  baku  berupa  pelepah  dan  cangkang kelapa sawit  dicacah sampai ukuran 1 cm,  lalu diarangkan dalam furnace pada 450°C selama 30 menit. Arang yang dihasilkan dihaluskan dengan ball mill dan diayak ke ukuran acak, 50, 70, dan 100  mesh.  Arang  dari  pelepah  dan  cangkang dicampur  dengan  variasi  rasio  massa  1:2,  1:4, 1:6, dan 1:8.
Oli bekas dipanaskan pada 180°C, didinginkan kemudian ditambahkan H 2 SO 4 pekat pada rasio volum 1:7 dan diaduk selama 90 menit sampai kemerah-merahan. Oli kemudian dibiarkan  mengendap  selama  24  jam  dalam ember  plastik  dan  dipisahkan  dari  endapan hitam. Oli ditambah trietilamin (TEA) pada rasio 40:1, diaduk selama 90 menit hingga kehijauan, diendapkan  selama  24  jam  dan  dipisahkan  dari endapan.
Sebanyak 50 g bahan baku berupa pelepah dan  cangkang  kelapa  sawit  dicampur  perekat tepung  kanji  (20%b  dalam  air  panas)  dan  oli bekas  (rasio  1:1).  Campuran  dicetak  menjadi briket menggunakan hidrolik press pada tekanan 105  kg/cm 2 .  Briket  hasil  cetakan  dikeringkan dalam oven pada 105°C selama 3 jam.
Beriket  yang  dihasilkan  diuji  untuk  laju pembakaran,  kadar  zat  menguap,  kadar  abu, kadar air, kadar karbon terikat, nilai kalor,  kuat tekan, dan densitas.

## Hasil

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Kadar Air Briket
Kadar  air  mempengaruhi  kualitas  briket. Semakin  rendah  kadar  air  maka  semakin  tinggi kualitas  briket.  Pengaruh  ukuran  partikel  dan rasio  bahan  baku  pada  kadar  air  briket dilampirkan pada Gambar 1.
Kadar air briket menurun seiring penurunan ukuran partikel dari acak ke 100  mesh. Partikel berukuran kecil menyerap lebih sedikit air karena memiliki  pori  yang  kecil,  sehingga  kadar  air briket juga rendah. Kadar air briket juga menurun seiring  dengan  semakin  kecilnya  komposisi pelepah.  Hal  ini  karena  kandungan  air  pelepah kelapa  sawit  yang  tinggi  yaitu  7,39%[13] sehingga  semakin  kecil  kandungan  pelepah, semakin  kecil  kadar  air  briket.  Berdasarkan kadar  airnya,  sampel  dengan  ukuran  partikel acak  dengan  rasio  P:C  1:2,  1:4,  dan  1:6  serta sampel dengan ukuran partikel 50 mesh dengan rasio  P:C  1:2  dan  1:4  belum  memenuhi  SNI (maksimal 8%)[19].
Gambar 1. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada kadar air briket
Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Kadar Abu Briket
Kadar  abu  ditentukan  dengan  menimbang residu  pembakaran  sempurna  briket.  Kadar  abu dipengaruhi  oleh  ukuran  partikel,  kepadatan briket,  dan  jenis  bahan  baku[17].  Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada kadar abu briket dilampirkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada kadar abu briket
Dari Gambar 2, kadar abu  briket  menurun seiring penurunan ukuran partikel. Semakin kecil ukuran  partikel,  semakin  sedikit  abu  yang dihasilkan  karena  pembakaran  yang  lebih sempurna.  Kadar  abu  juga  menurun  dengan berkurangnya  komposisi  pelepah.  Berdasarkan kadar  abunya,  briket  yang  dihasilkan    telah memenuhi SNI (maksimal 8%)[19].

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Densitas
Pengaruh  ukuran  partikel  dan  rasio  bahan baku  pada  densitas  briket  dilampirkan  pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada densitas briket
Dari  Gambar  3,  densitas  briket  meningkat seiring  penurunan  ukuran  partikel.  Ukuran partikel yang kecil memungkinkan lebih banyak rongga  kosong  briket  yang  bisa  diisi  sehingga kerapatan  semakin  tinggi[4].  Densitas  juga meningkat  dengan  berkurangnya  komposisi pelepah.

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Kadar Zat Menguap
Pengaruh  ukuran  partikel  dan  rasio  bahan baku pada kadar zat menguap briket dilampirkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada kadar zat menguap briket
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Acak 50 70 100 K ad ar A ir (% ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8 Rasio P:C 0 1 2 3 4 5 6 Acak 50 70 100 K ad ar A b u (% ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8 Rasio P:C 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 Acak 50 70 100 D en si tas (g r/ cm 3 ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8 Rasio P:C 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Acak 50 70 100 K ad ar Z at Me n g u ap (% ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8
Rasio P:C
Dari  Gambar  4,  kadar  zat  menguap  briket menurun seiring penurunan ukuran partikel. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian oleh Sudradjat bahwa kayu berkerapatan tinggi memiliki kadar zat  menguap  rendah[18].  Ukuran  partikel  yang semakin kecil meningkatkan densitas briket dan mengurangi jumlah pori. Kondisi ini mempercepat  waktu  pengujian  kadar  zat menguap  untuk  briket  berkerapatan  rendah. Kadar  zat  menguap  juga  menurun  dengan berkurangnya komposisi pelepah. Hal ini karena kandungan zat terbang dalam pelepah yang lebih tinggi  dari  cangkang.  Berdasarkan  kadar  zat menguapnya,  semua  sampel  tidak  memenuhi SNI (maksimal 15%)[19].

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Kadar Karbon Terikat
Pengaruh  ukuran  partikel  dan  rasio  bahan baku pada kadar karbon terikat briket dilampirkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada kadar karbon terikat briket
Dari Gambar 5, kadar karbon terikat briket meningkat  seiring  penurunan  ukuran  partikel. Hal  ini  karena  penurunan  kadar  air,  kadar  abu, dan  kadar  zat  menguap.  Kadar  karbon  terikat juga meningkat dengan bertambahnya komposisi cangkang  yang  menunjukkan  bahwa  cangkang memiliki kadar karbon terikat yang lebih tinggi. Hal  ini  sesuai  dengan  literatur  dimana  kadar karbon  terikat  pada  cangkang  kelapa  adalah 20,5%[12] dan pada pelepah sebesar 5,81%[13]. Berdasarkan kadar karbon terikatnya, briket yang dihasilkan    belum  memenuhi  SNI  tapi  bila dibandingkan dengan briket arang buatan Jepang (60  –  80%),  Amerika  (60%)  dan  Inggris (75,3%)[8],  maka  sebagian  besar  briket  yang
dihasilkan  telah  mempunyai  kualitas  yang memadai.

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Laju Pembakaran
Pengaruh  ukuran  partikel  dan  rasio  bahan baku  pada  laju  pembakaran  briket  dilampirkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada laju pembakaran briket
Dari  Gambar  6,  laju  pembakaran  briket menurun  seiring  penurunan  ukuran  partikel. Semakin  kecil  ukuran  partikel,  briket  semakin padat  sehingga  porositas  menjadi  lebih  rendah. Hal  ini  menyebabkan  terhambatnya  difusi oksigen  yang  berakibat  pada  penurunan  laju pembakaran.  Laju  pembakaran  juga  menurun dengan bertambahnya komposisi cangkang yang berhubungan dengan peningkatan densitas.

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Nilai Kalor
Pengaruh  ukuran  partikel  dan  rasio  bahan baku  pada  nilai  kalor  briket  disajikan  dalam Gambar  7.  Nilai  kalor  diperoleh  dengan menggunakan bomb calorimeter .
Dari Gambar 7, nilai kalor briket meningkat seiring  penurunan  ukuran  partikel.  Nilai  kalor briket  dipengaruhi  oleh  kerapatan  dan  kadar airnya,  dimana  nilai  kalor  meningkat  dengan kenaikan  kerapatan  dan  penurunan  kadar  air. Nilai kalor juga meningkat dengan bertambahnya komposisi cangkang yang disebabkan  nilai  kalor  cangkang  yang  lebih tinggi,  yaitu  3800  kal/g[3].  Berdasarkan  SNI, nilai kalori briket minimum adalah 5000 kal/g.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 Acak 50 70 100 K ad ar K arb o n T eri k at (% ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8 Rasio P:C 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 Acak 50 70 100 L aj u Pe m b ak ara n (g /m en it ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8
Rasio P:C
Gambar 7. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada nilai kalor briket

## Pengaruh  Ukuran  Partikel  dan  Rasio  Bahan Baku pada Kuat Tekan
Kuat  tekan  menunjukkan  kekuatan  briket yang  dihasilkan.  Semakin  tinggi  kuat  tekan briket  maka  kualitas  briket  semakin  bagus. Pengaruh  ukuran  partikel  dan  rasio  bahan  baku pada  kuat  tekan  briket  dilampirkan  pada Gambar 8.

## Gambar 8. Pengaruh ukuran partikel dan rasio bahan baku pada kuat tekan briket
Dari Gambar 8, kuat tekan briket menurun seiring  penurunan  ukuran  partikel.  Pada  briket dengan  ukuran  partikel  besar,  partikel  briket yang  tidak  seragam  mengisi  ruang  kosong terlebih dahulu sewaktu uji tekan briket sehingga kuat tekannya  tinggi.  Kuat  tekan  juga  menurun dengan berkurangnya komposisi pelepah.
Berdasarkan kuat  tekannya, briket yang dihasilkan    belum  memenuhi  standar  industri yang nilainya berkisar 0,38 – 1,0 N/mm 2 [7].
Kesimpulan Penurunan ukuran partikel briket
meningkatkan  kerapatan,  kadar  karbon  terikat, dan  nilai  kalor.  Penurunan  ukuran  partikel  juga menurunkan  kadar  air,  kadar  abu,  kadar  zat menguap,  laju  pembakaran,  dan  kuat  tekan. Peningkatan  komposisi  cangkang  kelapa  sawit memiliki pengaruh yang sama seperti pengurangan ukuran partikel bahan baku briket.
Daftar Pustaka [1] Anonim,  Produksi  Minyak  Sawit  di Indonesia, Wikipedia, https://id.wikipedia.org/wiki/Produksi_min yak_sawit_di_Indonesia. html, 2018, diakses pada 1 April 2018.
[2] D.  K.  Chirchir,  D.  M.  Nyaanga,  and  J.  M. Githeko,  Int.  J.  Eng.  Res.  Sci.  Technol.,  2, (2013) 12 – 20
[3] D. O. Oyejobi, T. S. Abdulkadir, I. T. Yusuf, and  M.  J.  Badiru,  Journal  of  Research Information in Civil Engineering, 9, (2012) 217
[4] D. S. Wijayanti, Skripsi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, 2009.
[5] E. C. Okoroigwe, C. M. Saffron, and P. D.
Kamdem, Journal of Chemical Engineering and Materials Science, 5, (2014) 1 – 6
[6] E. Hambali, and M. Rivai, IOP Conf. Series:
Earth  and  Environmental  Science,  65, 012050 (2017) 1 – 9
[7] J.  Prasityousil,  and  A.  Muenjina,  Procedia Environmental  Science,  17,  (2013)  603  – 610
[8] J.  Rexanindita,  Skripsi,  Fakultas  Teknik, Universitas Jember, 2013.
[9] J. T. Oladeji, and C. C. Enweremadu, Int. J. Energy Eng., 2, (2012) 22 – 27
[10] K. E. Ugwu, and K. E. Agbo,  J. Appl. Sci. Environ., 15, (2011) 447 – 450
[11] K. E. Ugwu, and K. E. Agbo, International Journal  of  Renewable  and  Sustainable Energy, 2, (2013) 176 – 179
[12] K.  Oktari,  Laporan  Akhir,  Jurusan  Teknik Kimia, Politeknik Negeri Sriwijaya, 2014.
[13] K. Trangkaprasith, and O. Chavalparit, Int. Conf. Biol. Environ. Chem., 1, (2011) 302 – 306
[14] L.  Wardani,  M.  Y.  Massijaya,  Y.  S.  Hadi, and  W.  Darmawan,  Jurnal  Ilmu  dan Teknologi  Kayu  Tropis,  11,  (2013)  170  – 176
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Acak 50 70 100 N il ai K al o r (k al /g ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8 Rasio P:C 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 Acak 50 70 100 K u at T ek an (N /m m 2 ) Ukuran Partikel 1:2 1:4 1:6 1:8
Rasio P:C
[15] M.  Mahidin,  A.  Gani,  and  K.  Khairil, Makara  Journal  of  Technology,  15,  (2011) 178 – 182
[16] M. N. Danjuma, B. Maiwada, and R. Tukur, Int.  J.  Emerging  Technol.  Adv.  Eng.,  3, (2013) 2250 – 2459
[17] O. Hendra, and I. Winarni, Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 21, (2003) 211 – 226
[18] R.  Sudrajat, Pengaruh  Bahan  Baku,  Jenis Perekat dan Tekanan Pengempaan terhadap Kualitas Briket Arang, Pusat Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen Pertanian, Bogor, 1983.
[19] Standar Nasional Indonesia 01-6235, Briket Arang Kayu, 2000.
[20] W. Nuriana, N. Anisa, and Martana, Energy
Procedia, 47, (2014) 295 – 302