## IDENTIFIKASI NILAI KALOR BIOCHAR DARI TONGKOL JAGUNG DAN SEKAM PADI PADA PROSES PIROLISIS

## Taufik Iskandar
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Tribhuwana Tunggadewi Jl. Telaga Warna, Tlogomas, Malang (65144), Telp. 0341 565500, Faks. 0341 565522. E-mail: taufikisr9@gmail.com

## Abstrak
Proses  pirolisis  mampu  mengubah  limbah  biomassa  yang  dihasilkan  pada  berbagai  limbah  pertanian dan agroindustri menjadi produk bernilai jual tinggi, mudah dalam pengoperasian, ramah lingkungan dan standar  pengamanan  lingkungan  yang  tinggi.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  nilai  kalor optimal biochar terhadap pengaruh perbedaan temperatur pada proses pyrolisis. Variabel yang dijalankan adalah temperatur pyrolisis (400, 450, 500, 550, 600) 0 C. dan jenis limbah biomassa (tongkol jagung dan sekam padi). Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka Nilai kalor optimal biochar sekam padi  pada  suhu  500 o C  sebesar  3705  kal/gr,  sedang  tongkol  jagung  pada  suhu  500 0 C  nilai  kalor  7111 kal/gr. Dapat disimpulkan bahwa perbedaan nilai kalor pada produk biochar sangat bergantung pada jenis umpan/bahan  dan  temperatur  pirolisis.  Oleh  karena  itu  biochar  tongkol  jagung  dapat  direkomendasikan sebagai bahan bakar alternatif melalui proses pyrolisis pada temperatur 500 0 C karena akan menghasilkan biochar: dengan nilai kalor lebih tinggi, kadar air, dan kadar abu yang rendah dibandingkan dengan sekam padi.
Kata kunci : biochar, biomassa, nilai kalor, proses pirolisis.

## IDENTIFICATION VALUE OF HEAT BIOCHAR FROM COB AND RICE HUSK ON PYROLYSIS PROCESS

## Abstract
Process  pirolisis  can  alter  yielded  by  biomassa  waste  at  various  agriculture  waste  and  agroindustri become valuable product sell highly, easy to in operation, friendly of high environmental security standard and  environment.  This  research  aim  to  to  identify  optimal  kalor  value  of  biochar  to  different  temperature influence at pyrolisis process with perception. Variable pyrolisis temperature are (400, 450, 500, 550, 600) 0 C,  and  biomassa  waste  types  (rise  husk  and  cob).  Pursuant  to  result  of  research  which  have  been done/conducted hence optimal Value kalor of biochar rise husk at temperature 500 0 C equal to 7111 cal/ gr, cob is at temperature 500 0 C kalor value 3705 cal/gr. So that can be concluded that difference assess kalor at biochar product very is base on of bait type/pirolisis temperature and materials. Thereby cob biochar can be recommended  upon  which  burn  alternative  pyrolisis  process  at  temperature  500 0 C  because  will  yield biochar with high kalor value and also rate irrigate and low dusty rate.
Key words: biochar, biomassa, Caloric value,  pyrolysis process

## PENDAHULUAN
Sering  terjadinya  kelangkaan  bahan  bakar minyak  yang  selalu  diikuti  dengan  kenaikan  harga minyak  dipasar  adalah  karena  jumlah  ketersediaan yang  tidak  seimbang  dengan  jumlah  kebutuhan. Diperkirakan bahwa cadangan minyak saat ini hanya untuk  10-20  tahun  ke  depan,  lebih  buruk  lagi penggunaan bahan bakar minyak akan menghasilkan
polusi  berupa  shulfur,  CH 4 dan  N 2 O  yang  dapat merusak lingkungan dimana ikut andil menyebabkan pemanasan  global.  Momentum  krisis  energi  seperti ini  adalah  saat  paling  tepat  untuk  mempromosikan limbah  biomassa  sebagai  salah  satu  sumber  energi alternativ.
Potensi  Biomassa  yang  berlimpah  di  Indonesia sebagai akibat usaha pertanian dan residu dari agro- industri  akan menjadi  masalah jika tidak dimanfaat
kan  dengan  baik,  dan  pada  akhirnya  akan  menjadi limbah  yang  tidak  berguna  dan  berpotensi mencemari  lingkungan.  Pemanfaatan  limbah  bio- massa akan memberikan pilihan kepada masyarakat menyangkut  pemenuhan  sumber  energi  yang ekonomis  dan  menguntungkan.  Limbah  biomassa mengandung  bahan  organik  yang  tinggi  (selulosa, hemiselulosa, dan lignin) dan memiliki kadar energi yang tinggi. Oleh karena itu limbah biomassa sangat tepat  dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi  potensial yang  dapat  diperbarui  berdasarkan  keuntungan rekoveri energi dan proteksi lingkungan (Lehman.J, 2007).  Ketersediaan  bahan  bakar  biomassa  yang cukup  melimpah  tersebut  masih  memerlukan perlakuan  khusus,  karena  kandungan  energi  yang dimiliki  oleh  biomassa  untuk  langsung  digunakan masih rendah sehingga perlu diubah menjadi energi kimia biochar terlebih dahulu (Bridgwater.A, 2003). Berdasarkan  data  yang  diperoleh,  energi  yang  di- kandung  oleh  batu  bara  kualitas  tertinggi  (antrasit) adalah sebesar 31.400 kJ/kg, sedangkan energi yang terkandung  dalam  sekam  padi  sebesar  14.400  kJ/kg dan  tongkol  jagung  15.400  kJ/kg  (Annonymous, 2005).  Rendahnya  kandungan  energi  yang  dimiliki oleh  biomassa  ini  diperlukan  teknik  pemanfaatan energi  biomassa  yang  tepat.  Salah  satu  cara  untuk menaikkan  energi  biomassa  secara  efektif  adalah dengan pirolisis.
Pirolisis  adalah  peristiwa  kompleks,  dimana senyawa  organik  dalam  biomassa  didekomposisi melalui  pemanasan  tanpa  kehadiran  oksigen (James.G,  Speight,  1994).  Produk  pirolisis  dapat berupa:  padatan,  gas,  cairan,  dan  biochar  (sebagai hasil samping). Perkembangan terakhir dari pirolisis biomassa  telah  terbukti  mampu  menjadi  salah  satu pilihan  yang  bisa  memberikan  kontribusi  yang substansial  sebagai  sumber  energi.  Faktor  yang berpengaruh  pada  proses  pirolisis  adalah:  kondisi operasi  (temperatur,  refluks,  dan  waktu  reaksi)  dan kondisi  umpan  (jenis,  ukuran  dan  kadar  air) (Sulistyanto.A, 2006).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi nilai  kalor  optimal  biochar  untuk  bahan  baku tongkol  jagung  dan  sekam  padi  terhadap  pengaruh perbedaan temperatur pada proses pyrolisis sehingga dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  bakar  alternatif pengganti  minyak  tanah  disamping  meningkatkan nilai  ekonomis  limbah  tongkol  jagung  dan  sekam padi.

## METODE PENELITIAN

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  limbah  biomassa  yang  terdiri  dari  tongkol jagung  dan  sekam padi dengan kadar air tidak lebih
dari 5% berat.

## Alat
Penelitian  ini  menggunakan  peralatan  Unit Pirolisis  yang  terdiri  dari  oven,  reaktor  pirolisis, temperatur kontrol, kondensor dan pendingin.

## Prosedur Penelitian
Proses  pembuatan  biochar  pertamakali  dengan membuat  bahan  baku  tongkol  jagung  berukuran  10 mess,  dan  menyiapkan  bahan  baku  sekam  padi. Bahan-bahan  tersebut  dikeringkan  dalam  oven hingga  kadar  airnya  mencapai  5%  berat.  Proses berikutnya  adalah  proses  pembuatan  arang  tongkol jagung  dan  sekam  padi  secara  bergantian  dengan menggunakan  reaktor  pirolisis  yang  temperaturnya dapat  diatur  sesuai  variabel  yang  telah  ditetapkan yaitu mulai 400 0 C, 450 0 C, 500 0 C, 550 0 C, 600 0 C. Lama proses peng-arangan ditentukan selama 2 jam. Bahan baku yang sudah menjadi biochar dikeluarkan dari  reaktor  pirolisis  dan  dilakukan  analisis  Kadar Abu, Kadar Air dan Nilai Kalor.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Analisis Biochar Tongkol Jagung terhadap Uji Kadar Abu, Kadar Air dan Nilai Kalor.

## Uji Kadar Abu
Hasil  analisis  biochar  tongkol  jagung terhadap uji kadar abu dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Data hasil analisis biochar tongkol jagung dan sekam padi terhadap uji kadar abu (%).
Jenis Bahan Suhu Karbonisasi ( o C) 400 450 500 550 600 Tongkol Jagung 3 4 6 5 5 4 5 6 6 5 4 6 2 6 5 6 4 4 5 7 Sekam Padi 42 47 47 48 45 39 35 48 49 47 44 34 48 39 36 42 38 38 42 36
Kadar  abu  yang  dihasilkan  dalam  penelitian  ini tidak  stabil.  Pada  suhu  400–500 o C  kadar  abu meningkat  tetapi  pada  suhu  550–600 o C  kadar  abu cenderung  menurun.  Data  diatas  terlihat  bahwa kadar  abu  terendah  yaitu  pada  suhu  500 o C  untuk biochar tongkol jagung dan pada suhu 450 o C untuk biochar sekam padi, sedang kadar abu tertinggi pada suhu 600 o C untuk biochar tongkol jagung dan pada 550 o C untuk biochar sekam padi. Abu adalah bahan yang  tersisa  apabila  biomassa  dipanaskan  hingga berat  konstan.  Salah  satu  unsur  utama  yang  terkan- dung  dalam  abu  adalah  silika  dan  pengaruhnya kurang baik terhadap nilai kalor yang dihasilkan.

## Uji Kadar Air
Hasil  analisis  biochar  tongkol  jagung  terhadap uji kadar air dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data hasil analisis biochar tongkol jagung dan sekam padi terhadap uji kadar air (%) Jenis Bahan Suhu Karbonisasi( o C) 400 450 500 550 600 Tongkol Jagung 0,3315 0,9911 0,5170 0,4662 2,0731 0,5459 0,8027 1,2847 0,5074 1,3236 0,3667 0,9256 1,2187 0,7014 1,3477 0,3727 0,3845 0,3306 0,6777 1,3235 Sekam Padi 2,746 1,869 2,826 2,575 2,890 3,255 3,029 2,349 2,372 2,865 2,538 2,596 2,355 1,884 2,528 2,634 2,854 2,175 2,182 2,429
Kadar  air  dalam  penelitian  ini  nilainya  tidak stabil.  Pada  suhu  400–450 o C  kadar  airnya meningkat,  pada  suhu  500–550 o C  kadar  airnya menurun  tetapi  pada  suhu  600 o C  kadar  airnya meningkat  lagi.  Novak  (2007)  mengemukakan bahwa faktor yang mempengaruhi  kadar air adalah suhu  dan  cara  penyimpanan.  Hal  ini  disebabkan karena  suhu    akan  menyebabkan  kelembaban  udara yang berdampak pada kadar air, begitu juga dengan cara  penyimpanan  akan  mempengaruhi  penyerapan. Darmawan  (2000)  mengemukakan,  kadar  air  briket sangat mempengaruhi nilai kalor. Hal ini disebabkan karena  panas  yang  tersimpan  dalam  briket  terlebih dahulu digunakan untuk mengeluarkan air yang ada, kemudian  selanjutnya  menghasilkan  panas  yang dapat dipergunakan sebagai panas pembakaran.
Data  diatas  menunjukkan  bahwa  kadar  air minimum  biochar  tongkol  jagung  pada  suhu karbonisasi  400 o C  dan  sekam  padi  pada  suhu karbonisasi  550 o C  sedang  kadar  air  maksimum biochar tongkol jagung pada 600 o C dan sekam padi pada temperatur 400 o C.

## Uji Nilai kalor
Hasil  analisis  biochar  tongkol  jagung  terhadap uji nilai kalor dapat dilihat pada data berikut.:
Tabel 3.  Data hasil analisis biochar tongkol  jagung dan sekam padi  terhadap uji nilai kalor (Kal/gr)
Jenis Bahan Suhu Karbonisasi ( o C) 400 450 500 550 600 Tongkol Jagung 6698 6851 7345 6882 5992 6662 7021 7171 6822 6337 6823 6808 6947 6885 6400 6698 6499 6981 6922 6362 Sekam padi 3695 3883 3937 4139 3889 3589 3589 3718 4064 3538 3766 3301 3717 3717 3522 3522 3326 3446 3743 3464
Nilai kalor dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu. Semakin rendah kadar air dan kadar abu maka semakin  tinggi  nilai  kalor.  Nilai  kalor  yang dihasilkan  pada  suhu  400–500 o C  meningkat  dan pada  suhu  550–600 o C  menurun.  Dalam  kurva
respon menunjukkan bahwa kadar abu dan kadar air tidak berpengaruh.
Data  diatas  menunjukkan  bahwa  nilai  kalor maksimum adalah sebesar 7345 kal/gram  pada suhu 500 o C  untuk  biochar  tongkol  jagung  dan  4139 kal/gram  pada  suhu  550 0 C  untuk  biochar  sekam padi,  sedang  nilai  kadar  air  dan  kadar  abu  relatif rendah  sehingga  dapat  menghasilkan  nilai  kalor yang  tinggi.  Sebaliknya  nilai  kalor  minimumnya sebesar  5992  kal/gram  pada  suhu  600 o C  untuk biochar  tongkol  jagung  dan  sebesar  3301  kal/gram pada suhu 450 o C untuk biochar sekam padi, hal ini dikarenakan  kadar  air  yang  terkandung  pada  ke- adaan  tersebut  pada  penelitian  ini  merupakan  yang tertinggi.

## Pengaruh  Temperatur  terhadap  Optimalisasi Nilai  Kalor,  Kadar  Abu  dan  Kadar  Air  Biochar Tongkol Jagung dan Sekam Padi
Hasil  analisa  Nilai  Kalor  biochar  pada  berbagai temperatur dapat dilihat pada data berikut :
Tabel 4. Data optimalisasi nilai kalor, kadar air dan kadar abu
Suhu Pirolisis ( 0 C ) Kadar Air ( % ) Kadar Abu ( % ) Nilai Kalor, (kal/gram) Sekam Padi Tong kol Jagung Sekam Padi Tong kol Jagung Sekam Padi Tong kol Jagung 400 2,79 0,40 41,75 4,25 3643 6720 450 2,59 0,78 38,50 4,75 3525 6795 500 2,43 0,84 45,25 4,50 3705 7111 550 2,25 0,59 44,50 5,50 3916 6878 600 2,68 1,52 41,00 5,50 3603 6273
Hasil  yang  diperoleh  menunjuk  kan  bahwa  nilai kalor  semakin  tinggi  dan  pada  suhu  550 0 C mengalami  penurunan,  hal  ini  dikarenakan  pada suhu  500 0 C  biomassa  terdekomposisi  menjadi  abu. Semakin  besar  nilai  kalor  maka  kecepatan pembakaran semakin lambat, karena unsur zat yang mudah  terbakar  yang  dikandungnya  akan  semakin sedikit.  Makin  tinggi  berat  jenis  bahan  bakar semakin  tinggi  pula  nilai  kalor  yang  diperolehnya. Dengan  demikian,  maka  biomassa  yang  memiliki berat  jenis  yang  tinggi  memiliki  nilai  kalor  yang tinggi. Apabila biomassa tersebut mengalami proses pembakaran, kecepatan pembakarannya lebih lambat dibandingkan dengan biomassa yang memiliki berat jenis yang lebih rendah.

## Hasil Analisa Statistik
Dari  data  perhitungan  statistik  yang  diperoleh dengan  menggunakan  kurva  respon,  menunjukkan bahwa  suhu  karbonisasi  berpengaruh  terhadap  nilai kalor dan kadar abu, sedangkan untuk nilai kadar air tidak berpengaruh.
Dari  hasil  kurva  respon  didapatkan  titik  optimum untuk  masing–masing  nilai  kalor,  kadar  air  dan kadar  abu.  Pada  kurva  respon  didapatkan  solusi untuk titik optimum yaitu :
Jurusan Teknik Kimia Vol.7, No.1, September 2012
Tabel 5. Hasil Analisis Statistik dari Kurva Respon
Nama  Batas terendah Batas tertinggi Tongkol Jagung suhu 400 600 kalor 6362 7345 abu 2 7 air 0.3315 2.0731 Sekam Padi suhu 400 600 kalor 3301 4139 abu 34 49 air 1.869 3.255 Penyelesaian No  bahan Suhu o C Kalor Kal/gr Abu (%) Air      Air (%) diinginkan 1 Tongkol jagung 507.4  7206.8 5,148 0.964 1.023 2  sekam padi 441.4  3665.4 3,86 189.1 0.666 350.0  3812.5 4,579  211.1 0.469
Data  diatas  pada  penyelesaian  menunjukkan bahwa  proses  pirolisis  pada  suhu  507,4 0 C  dapat menghasilkan  biochar  tongkol  jagung  dengan  nilai kalor 7206,8 kal/gr, kadar abu 5,14806% dan kadar air  0,964%,  sedang  biochar  sekam  padi  pada temperatur  proses  pyrolisis  441.4 0 C  menghasilkan nilai  kalor  3665.4  kal/gram,  kadar  abu  38,60%  dan kadar air 1,891 %.
Dari kedua solusi tersebut diambil yang memiliki nilai diinginkan yang besar dengan alasan peluang kejadian  lebih  besar,  yaitu  pada  biochar  tongkol jagung  adalah  yang  berkualitas  karena  mempunyai nilai  diinginkan  1.023.  Nilai  kalor  yang  dihasilkan- nya  sebanding  dengan  nilai  kalor  yang  dihasilkan oleh  batu  bara  sehingga  biochar  tongkol  jagung dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  bakar  alternatif, yang  mana  temperatur  operasional  pada  proses pirolisis yang direkomendasikan adalah pada 500 0 C karena  akan  menghasilkan  biochar  dengan  nilai kalor  tinggi  serta  kadar  air  dan  kadar  abu  yang rendah.

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan  maka  Nilai  Kalor  yang  diperoleh berbeda  antara  sekam  padi  dan  tongkol  jagung. Nilai kalor optimal biochar sekam padi dihitung pada suhu 441.4 o C ≈ 500 o C yaitu sebesar 3665.4 kal/ gram ≈ 3705  kal/gram  sedang  tongkol  jagung  pada suhu 507,36 0 C ≈ 500 o C dengan nilai kalor 7206,79 kal/gr ≈ 7111  kal/gr.  Sehingga  dapat  disimpulkan bahwa  perbedaan  nilai  kalor  pada  produk  biochar sangat  bergantung  pada  jenis  umpan/bahan  dan temperatur pirolisis.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Dekan  Fakultas  Teknik,  Jurusan  Teknik  Kimia  dan segenap petugas
Laboratorium
Bioenergi, Universitas  Tribhuwana  Tunggadewi,  Malang  yang telah  memberi  bantuan  sehingga  penelitian  dapat berjalan dengan lancar dan selesai.

## DAFTAR PUSTAKA
Annonymous,  (2005).  Seminar  Pengembangan Energ  Terbarukan  dalam  Upaya  Peningkatan Ketaha-nan  Energi.  Lembaga  Pertahanan Nasional .
Bridgwater,  A.  (2003). Renewable  fuels  and chemicals  by  thermal  processing  of  biomass . Chem. Eng. J. (2003) 91, 87–102.
Darmawan (2000) pemanfaatan Limbah Sekam Padi Sebagai Bahan Bakar Dalam Bentuk Briket James  G.  Speight,  (1994). The  Chemistry  and Technology  of  Coal. 2 nd Edition,  Macel Dekker, Inc. New York Lehman,  J.,  (2007). Bio-energy  in  the  black. Concepts  and  question .  Front  Ecology Environment 5, 381–387.
Novak,  J.M.,  W.J.  Busscher,  D.L.  Laird,  M. Ahmedna,  D.W.  Watts,  and  M.A.S.  Niandou. (2007). Impact  of  Biochar  Amandement  on Fertility  of  a  Southeastern  Coastal  Plain  Soil. Soil Science 174: 105-112.
Pari, G. (2002). Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah  Industri  Pengolahan  Kayu . (online) . Http://eprints.undip.ac.id/3682/1/makalah ANGGA.pdf.    Diaskes  18/5/2010.  Pukul 18:56.
Poerwanto,  E.  (2007).  Perancangan  Reaktor  dan Pengembangan  Prosedur  Operasi  Pirolisis Serbuk  Gergaji  untuk  Menghasilkan  Bio-Oil. (online). http://digilib.itb.ac.id. Diakses 02 Mei 2010. Pukul 10.18.
Sampath,  S.S.,  Babu,  B.V.,  (2005). Energy  and Useful Products from Waste Using Pyrolysis .A State-of-the-Art Review, Chemcon-05 New Delhi.
Singh,  R.K  and  Misra.  (2005). Biofuels  from Biomass . Department of Chemical Sulistyanto, Amin. (2006). Karakteristik Pembakar- an  Biobriket  Campuran  Batubara  dan  Sabut Kelapa . Teknik  Mesin  Universitas  Muham- madiyah Surakarta