## ANALISIS KARAKTERISTIK BRIKET ARANG DENGAN VARIASI TEKANAN KEMPA PEMBRIKETAN

## Rany Puspita Dewi
Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin Universitas Tidar Email: ranypuspita@untidar.ac.id

## Trisma Jaya Saputra
Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin Universitas Tidar Email: trismajayasaputra@untidar.ac.id

## Sigit Joko Purnomo
Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin Universitas Tidar Email: sigitjoko@untidar.ac.id

## ABSTRAK
Biomassa  sering  dinilai  sebagai  bahan  yang  kurang  atau  bahkan  tidak  ekonomis.  Biomassa  yang tersedia  melimpah  di  Indonesia  adalah  limbah  serbuk  gergaji  dan  tempurung  kelapa.  Jumlah  ini  belum dimanfaatkan secara maksimal, hal ini dikarenakan kedua limbah tersebut cenderung dibuang langsung ke lingkungan dan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Teknologi pembriketan merupakan salah satu metode yang dapat diterapkan untuk meningkatkan nilai tambah dengan menghasilkan produk briket arang. Banyak faktor yang mempengaruhi kualitas briket, salah satu faktor yang mempengaruhi adalah tekanan kempa pembriketan. Tekanan kempa pembriketan berpengaruh terhadap ketahanan dan kekompakan briket. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui variasi tekanan kempa pembriketan terhadap nilai kalor, kadar abu, dan kadar air briket arang. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan tekanan kempa pembriketan yaitu 1500 psi, 2000 psi, dan 3000  Psi. Penelitian yang dilakukan meliputi beberapa tahap utama yaitu proses pengarangan (karbonisasi), pembuatan briket arang, dan analisis pengujian. Briket arang memiliki rata-rata nilai kalor sebesar 6,386.377 kal/g, kadar air 1.136%, dan kadar abu 6.659% pada tekanan kempa 1500 Psi. Pada tekanan kempa 2000 psi, menghasilkan briket arang dengan rata-rata nilai kalor 6,672.601 kal/g, kadar air 1.110%, dan kadar abu 5.419%. Sedangkan pada tekanan kempa 3000 psi, briket arang memiliki rata-rata nilai kalor sebesar 6,685.144 kal/g, kadar air 1.288%, dan kadar abu 6.627%. Briket arang yang dihasilkan dengan memvariasikan tekanan kempa pembriketan telah memenuhi standar mutu briket SNI 01-6235-2000. Tekanan kempa pembriketan arang yang paling optimum diperoleh dalam penelitian ini adalah 2000 Psi.
Kata kunci: briket, tekanan kempa, nilai kalor, kadar abu, kadar air

## ABSTRACT
Biomass is often considered as a material that is lacking or even uneconomical. Biomass that is abundantly available in Indonesia is sawdust and coconut shell waste. This number has not been used maximally, this is because both wastes tend to be disposed of directly into the environment and can  cause  environmental  pollution.  Briquetting  technology  is  one  of  method  which  can  be implemented to increase the added value by producing briquettes. Many factors affect the quality of briquettes, one of which is the pressure of the briquette press. The pressure of the briquette press affects  the  durability  and  cohesiveness  of  briquettes.  The  aim  of  this  research  was  to  specify  the effect of compression pressure on calorific value, ash content, and water content of briquettes. The
research was conducted by varying the briquetting compression pressure, namely 1500  psi, 2000 psi, and 3000 psi. It has been done by several main stages, namely the carbonization process, the manufacture of charcoal briquettes, and test analysis. Charcoal briquettes have an average heating value  of  6.386,377  cal/g,  1.136%  moisture  content,  and  6,659%  ash  content  at  a  compression pressure of 1500 psi. At a compression pressure of 2000 psi, charcoal briquettes have an average heating value of 6.672,601 cal/g, 1,110% moisture content, and 5,419% ash content. Meanwhile, at the  compression  pressure  of  3000  psi  charcoal  briquettes  have  an  average  heating  value  of 6.685,144 cal/g, 1,288% water content, and 6,627% ash content. Charcoal briquettes produced by varying the pressure of the briquetting press have met the quality standard of SNI 01-6235-2000 briquettes. The most optimum compression pressure for charcoal briquetting obtained in this study was 2000 psi.
Keywords: briquette, compression pressure, calorific value, moisture content, ash content

## 1. PENDAHULUAN
Biomassa  sering  dinilai  sebagai  bahan  yang  kurang  atau  bahkan  tidak  ekonomis.  Biomassa  yang tersedia melimpah di Indonesia adalah limbah serbuk gergaji dan tempurung kelapa. Serbuk gergaji menjadi limbah  yang  berpotensi  karena  ketersediaannya  banyak,  mudah  didapatkan,  murah,  belum  dimanfaatkan secara optimal dan dapat terbarukan [1]. Limbah serbuk gergaji yang dihasilkan oleh industri pengolahan kayu jumlahnya mencapai 50,8% dari bahan baku. Limbah tempurung kelapa memiliki potensi sekitar 12% dari total produksi kelapa [2]. Kedua sumber limbah ini memiliki nilai kalor yang tinggi dan pemanfaatannya mampu mengurangi dampak terhadap lingkungan karena proses pembakaran langsung.
Pemanfaatan biomassa melalui teknologi yang tepat diharapkan dapat memberikan manfaat baik bagi masyarakat dan lingkungan serta mengurangi ketergantungan kita terhadap energi fosil. Teknologi yang dapat diterapkan  untuk  memanfaatkan  limbah-limbah  tersebut  yaitu  dengan  cara  pembriketan.  Teknologi pembriketan menghasilkan briket arang yang memiliki potensi  untuk dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Briket arang dapat dibuat dari bahan-bahan yang mengandung lignin dan selulosa seperti limbah biomassa yang terdapat dalam kehidupan manusia yang berupa tempurung kelapa dan serbuk kayu [3].
Kualitas briket arang harus memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI 01-6235-2000) yang meliputi beberapa  karakteristik  yaitu  nilai  kalor,  nilai  kadar  abu,  nilai  kadar  air,  dan  bagian  yang  hilang  dalam pemanasan. Beberapa faktor yang mempengaruhi kualitas briket di antaranya ukuran partikel, konsentrasi perekat, tekanan kempa, dan berat jenis bahan baku [4]. Upaya yang dapat diterapkan untuk meningkatkan ketahanan  dan  kekompakan  briket  arang  adalah  tekanan  kempa  pembriketan.  Tahap  pengepresan  briket berpengaruh terhadap karakteristik termal briket. Ketika briket arang semakin kompak, diharapkan juga dapat mempengaruhi  karakteristik  nilai  briket  arang.  Tekanan  pencetakan  briket  yang  semakin  besar, menyebabkan  kerapatan briket yang dihasilkan semakin tinggi, kadar airnya semakin rendah dan laju  pembakarannya  juga  semakin  rendah  [5].  Nilai  tekanan  pengepresan  briket  dan  perekat berdampak pada karakteristik nyala api pada pembakaran briket kulit kopi ( coffea canephora ) [6]. Beberapa penelitian telah dilakukan terkait pengaruh tekanan kempa terhadap kualitas briket. Penelitian yang dilakukan memvariasikan ukuran partikel tempurung sawit yaitu 7 mesh , 16 mesh , 25 mesh , dan tekanan kempa 3ton, 5 ton, dan 7 ton. Briket arang yang diperoleh memiliki kadar air pada rentang 4.15-9.06 %; kadar abu pada rentang 1.68-6.19 %; kadar karbon pada rentang 7.57-19.55 %; kadar zat terbang pada rentang 70.49-81.95 %; kadar sulfur semua negatif; nilai kalor pada rentang 4,218.17-4,442.34 kal/g; kerapatan pada rentang 0,69-0,87g/cm; dan kuat tekan pada rentang 0.26-5.36 kg/cm 2 [7]. Penelitian lain dilakukan untuk mengetahui pengaruh tekanan kempa terhadap sifat briket tempurung kelapa sawit. Pada tekanan kempa 3 ton dan konsentrasi perekat 5% briket arang memiliki kualitas terbaik dengan nilai kadar sulfur negatif dan kalor  4,442.78  kal/g  [4].  Besarnya  tekanan  kempa  juga  berpengaruh  terhadap  karakteristik  pembakaran briket.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  batu  bara  subbituminous  briket  menghasilkan  temperatur pembakaran yang lebih tinggi, proses pembakaran yang lebih lama dan tingkat pembakaran terendah [8]. Penelitian lain terkait tekanan pembriketan juga dilakukan untuk mengetahui pengaruh tekanan dan ukuran
partikel  terhadap  tempurung  kakao.  Briket  terbaik  diperoleh  pada  ukuran  partikel  80 mesh ,  temperatur tertinggi 464.4 0 C pada tekanan 103.98 kg/cm 2 [9]. Berdasarkan latar belakang yang disampaikan, penting untuk dilakukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan karakteristik briket arang dengan memvariasikan tekanan kempa pembriketan.

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN
Limbah serbuk gergaji kayu yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah serbuk gergaji kayu sengon.  Sedangkan  limbah  tempurung  kelapa  yang  digunakan  merupakan  jenis  kelapa  gading  ( Cocos nucifera L ). Bahan tambahan lain yang diperlukan di antaranya tepung tapioka dan air aquades. Alat-alat yang diperlukan meliputi tungku karbonisasi, cawan, penggerus, ayakan, dan mesin press . Penelitian dilakukan dengan metode eksperimental menggunakan komposisi limbah serbuk gergaji kayu sengon dan limbah tempurung kelapa dengan perbandingan 75% : 25% dan konsentrasi perekat 6%. Total massa bahan baku campuran arang limbah serbuk gergaji sengon dan limbah tempurung kelapa adalah 5 gram (3,75gram serbuk limbah serbuk gergaji kayu dan 1,25gram serbuk limbah tempurung kelapa). Sedangkan konsentrasi perekat yang digunakan diperoleh dari 6% total massa bahan baku (sekitar 0,3 gram), sehingga 1 sampel briket rata-rata memiliki massa 5,3 gram. Variasi tekanan kempa yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Variasi tekanan kempa Komposisi Tekanan kempa P1 1500 psi P2 2000 psi P3 3000 psi
Pembuatan  briket  terdiri  dari  beberapa  langkah  antara  lain:  (1)  pengarangan  (karbonisasi),  yang dilakukan dengan tungku karbonisasi pada suhu 450 0 C selamat 60 menit; (2) penggerusan, dilakukan untuk mendapatkan ukuran partikel lebih kecil; (3) pengayakan, dilakukan untuk mendapatkan ukuran partikel yang diinginkan yaitu 10 mesh ; (4) pencampuran bahan baku, dilakukan dengan mencampur serbuk arang gergaji dan serbuk tempurung kelapa dengan perbandingan 75% : 25%; (5) pencetakan, dilakukan dengan mesin press dengan variasi tekanan 1500 psi, 2000 psi dan 3000 psi; dan (6) pengeringan, dilakukan dengan sinar matahari selama 2 hari dimulai dari jam 08.00-13.00 WIB.
Data yang diperoleh dalam penelitian ini meliputi nilai kalor, kadar abu, dan kadar air. Pengambilan data untuk masing-masing karakteristik dilakukan sebanyak 3 kali perulangan. Pengambilan data nilai kalor mengacu  pada  ASTM-2015.  Pengambilan  data  nilai  kadar  air  mengacu  pada  ASTM  D-3174. Pengambilan data nilai kadar abu mengacu pada ASTM D-3173. Sampel briket dengan variasi tekanan 3000 psi, 2000 psi, dan 1500 psi ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Briket dengan tekanan 3000 psi, 2000 psi, dan 1500 psi

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pengaruh variasi tekanan kempa pembriketan terhadap nilai kalor
Nilai kalor menjadi salah satu karakteristik yang berpengaruh terhadap kualitas briket arang. Semakin tinggi nilai kalor briket arang, maka semakin baik kualitas briket arang yang dihasilkan. Pengaruh variasi tekanan kempa pembriketan terhadap nilai kalor briket arang yang dihasilkan  berada pada rentang 6,386.377 kal/g-6,685.144 kal/g (Gambar 2). Gambar 2 menunjukkan bahwa semakin besar tekanan kempa  pembriketan  yang  digunakan,  maka  nilai  kalor  dari  briket  arang  cenderung  meningkat. Peningkatan tekanan kempa pembriketan menunjukkan peningkatan kerapatan briket, dalam hal ini mengurangi ukuran briket pada massa yang sama dan meningkatkan kandungan energi per volume dari briket [10] .
Nilai kalor paling tinggi diperoleh pada saat tekanan kempa yang digunakan adalah 3000 Psi dan nilai kalor paling rendah diperoleh pada saat tekanan kempa yang digunakan adalah 1500  Psi Briket arang dengan tekanan kempa 1500 psi menghasilkan briket arang yang memiliki nilai kalor paling rendah, hal ini dikarenakan kerapatan briket lebih rendah dibandingkan dengan briket dengan tekanan kempa pembriketan lebih besar. Melalui tiga variasi tekanan kempa pembriketan yang telah dilakukan dalam penelitian ini, nilai kalor dari briket arang telah memenuhi standar mutu SNI 01-6235- 2000 yaitu ≥ 5000 kal/g.

## Gambar 2. Grafik variasi tekanan kempa pembriketan vs nilai kalor
Besarnya  nilai  kalor  briket  arang  dipengaruhi  oleh  nilai kadar  abu,  ketika  nilai  kadar  abu semakin rendah maka nilai kalor cenderung semakin meningkat  (Gambar 2 dan Gambar 4). Nilai kalor paling rendah yaitu 6,386.377 kal/g terjadi pada saat kondisi kadar abu tertinggi yaitu 6.659% dengan tekanan kempa pembriketan sebesar 1500 psi.

## 3.2 Pengaruh variasi tekanan kempa pembriketan terhadap kadar air
Pengaruh variasi tekanan kempa pembriketan terhadap kadar air briket arang yang dihasilkan berada pada rentang 1.110%-1.288% ( Gambar 3 ) . Kadar air paling rendah diperoleh pada tekanan kempa 2000 psi dan kadar air paling tinggi diperoleh pada tekanan kempa 3000 psi. Nilai kadar air memberikan pengaruh
6386,377
6672,601
6685,144 6300,00 6375,00 6450,00 6525,00 6600,00 6675,00 6750,00 1500 2000 3000 Nilai Ka lo r (k al/ g )
Tekanan Kempa (psi)
pada kualitas briket, sedangkan nilai kadar air yang tinggi akan menurunkan kualitas briket arang. Kenaikan tekanan kempa pada saat proses pencetakan menyebabkan kenaikan kadar air pada briket yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Mandra [11].
Kadar air yang tinggi pada briket menyebabkan sebagian besar kalor digunakan untuk menguapkan kelebihan kandungan air dan asap yang dihasilkan dari proses pembakaran briket lebih banyak [12]. Kadar air pada briket diharapkan memiliki nilai yang rendah sehingga dapat menghasilkan nilai kalor yang tinggi dan mudah dalam penyalaan [11]. Kadar air yang diperoleh dari tiga variasi tekanan kempa pembriketan tidak terlalu jauh berbeda. Melalui tiga variasi tekanan kempa pembriketan yang telah dilakukan dalam penelitian ini, nilai kadar air dari briket arang telah memenuhi standar mutu SNI 01-6235-2000 yaitu ≤ 8%.
Gambar 3. Grafik variasi tekanan kempa pembriketan vs kadar air

## 3.3 Pengaruh variasi kempa pembriketan terhadap kadar abu
Pengaruh variasi tekanan kempa pembriketan terhadap kadar abu briket arang yang dihasilkan berada  pada  rentang  5.419%-6.659%  (Gambar  4).  Kadar  abu  paling  tinggi  diperoleh  pada  saat tekanan kempa yang digunakan sebesar 1500 psi yaitu sekitar 6.659% dan kadar abu paling rendah diperoleh pada saat tekanan kempa yang digunakan sebesar 2000  psi yaitu sekitar 5.419%. Kadar abu pada saat tekanan kempa 2000 psi mengalami penurunan dibandingkan pada saat tekanan kempa 1500 psi, hal ini disebabkan oleh kerapatan briket yang tinggi yang menyebabkan penurunan pada kadar abu briket [13].
Nilai kadar abu juga memberikan pengaruh terhadap nilai kalor dari briket arang, bahwa nilai kadar abu yang tinggi, akan menurunkan nilai kalor briket arang. Melalui tiga variasi tekanan kempa pembriketan  yang  telah  dilakukan  dalam  penelitian  ini,  nilai  kadar  abu  dari  briket  arang  telah memenuhi standar mutu SNI 01-6235-2000 yaitu ≤ 8%.
1,136 1,110 1,288 1,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1500 2000 3000 Ka d ar A ir (% )
Tekanan Kempa (psi)

## Gambar 4. Grafik variasi tekanan kempa pembriketan vs kadar abu

## 4.  KESIMPULAN
Tekanan kempa pembriketan yang paling optimum yang diperoleh pada penelitian ini adalah 2000 psi. Pada tekanan ini, briket yang dihasilkan memiliki nilai kalor 6,672.601 kal/g, kadar air 1.110%, dan kadar abu 5.419%. Tekanan kempa pembriketan memberikan pengaruh terhadap karakteristik briket yang meliputi nilai kalor, kadar air dan kadar abu. Kadar air dan kadar abu pada briket berpengaruh terhadap nilai kalor briket. Kualitas briket dapat ditingkatkan dengan perlakuan tekanan kempa pembriketan yang lebih tinggi. Penggunaan limbah sebagai bahan baku juga ikut serta membantu mengurangi permasalahan lingkungan, selain juga menyediakan energi alternatif pengganti energi fosil yang berkelanjutan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A. Dewi Agustin, M. Riniarti, and . D., “Pemanfaatan Limbah Serbuk Gergaji Dan Arang Sekam Padi Sebagai Media Sapih Untuk Cempaka Kuning (Michelia Champaca),” J. Sylva Lestari , vol. 2, no. 3, pp. 50–58, 2014.
[2]  A. Yulia, F. P. Sari, and M. Arisandi, “Analisis Kelayakan Pendirian Usaha Pengolahan Tempurung Kelapa di Kecamatan Pengabuan, Kabupaten Tanjung Jabung Barat, Provinsi Jambi,” Ind. J. Teknol. Dan Manaj. Agroindustri , vol. 8, no. 2, pp. 145–153, 2019.
[3]  R. Setiowati and M. Tirono, “Pengaruh Variasi Tekanan Pengepresan dan Komposisi Bahan Terhadap Sifat Fisis Briket Arang,” J. NEUTRINO , vol. 7, no. 1, pp. 23–31, 2014.
[4]  D. Purwanto, “Pengaruh Ukuran Partikel Tempurung Sawit Dan Tekanan Kempa Terhadap Kualitas Biobriket,” J. Penelit. Has. Hutan , vol. 33, no. 4, pp. 303–313, 2015.
[5]  F. K. Pambudi and W. Nuriana, “Pengaruh Tekanan Terhadap Kerapatan, Kadar Air, dan Laju Pembakaran Pada Biobriket Limbah Kayu Sengon,” Semin. Nas. Sains Dan Teknol. Terap. VI 2018 , pp. 547–554, 2018.
[6]  S. Huda, G. Rubiono, and I. Qiram, “Pengaruh Variasi Tekanan Dan Komposisi Bahan Terhadap Pembakaran Briket Kulit Kopi (Coffea Canephora) Banyuwangi,” J. V-Mac , vol. 3, no. 2, pp. 28–31, 2018.
[7]  D. Purwanto, “Pengaruh Tekanan Kempa dan Konsentrasi Perekat Terhadap Sifat Biobriket Dari Limbah Tempurung Sawit,” J. Ris. Ind. Has. Hutan , vol. 7, no. 2, pp. 1–8, 2014.
6,659 5,419 6,627 5,000 5,400 5,800 6,200 6,600 7,000 1500 2000 3000 Ka d ar A b u (% )
Tekanan Kempa (psi)
[8]  A. Nugraha, A. Widodo, and S. Wahyudi, “Pengaruh Tekanan Pembriketan dan Persentase Briket Campuran Gambut dan Arang Pelepah Daun Kelapa Sawit terhadap Karakteristik Pembakaran Briket,” J. Rekayasa Mesin , vol. 8, no. 1, pp. 29–36, 2017.
[9]  L. Lestari and E. S. Hasan, “Pengaruh Tekanan Dan Ukuran Partikel Terhadap Kualitas Briket Arang Cangkang Coklat,” J. Apl. Fis. , vol. 13, no. 2, pp. 1–8, 2017.
[10] S. Huda, I. G. G. Badrawada, S. A A P, and S. J. Suyanto, “The Effect of Compacting Pressure On Physical And Thermal Properties of Cocoa Pod Briquette,” Int. J. Mech. Eng. , vol. 7, no. 12, pp. 7–10, Dec. 2020.
[11] M. A. S. Mandra, “Characteristics of Charcoal Briquettes from Agricultural Waste with Compaction Pressure and Particle Size Variation as Alternative Fuel,” Int. Energy J. , vol. 19, pp. 139–148, 2019.
[12] E. F. Aransiola, T. F. Oyewusi, J. A. Osunbitan, and L. A. O. Ogunjimi, “Effect of binder type, binder concentration and compacting pressure on some physical properties of carbonized corncob briquette,” Energy Rep. , vol. 5, pp. 909–918, Nov. 2019, doi: 10.1016/j.egyr.2019.07.011.
[13] A. Amrullah, A. Syarief, and M. Saifudin, “Combustion Behavior of Fuel Briquettes Made from Ulin Wood and Gelam Wood Residues,” Int. J. Eng. , vol. 33, no. 11, pp. 2365–2371, Nov. 2020.