## IDENTIFIKASI NILAI KALOR DAN WAKTU NYALA HASIL KOMBINASI UKURAN PARTIKEL DAN KUAT TEKAN PADA BIO-BRIKET DARI BAMBU

## Taufik Iskandar,* Hesti Poerwanto
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Tribhuwana Tunggadewi. e-mail: taufikisr9@gmail.com 1 , hpoerwanto92@gmail.com 2)
Abstrak .
Pemanfaatan  biomassa  bambu  sebagai  bahan  bakar  pengganti  minyak  dan  gas  diperlukan  teknologi pembriketan.  Adapun tujuan  yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah  untuk mengetahui  pengaruh dimensi  bio-briket  hasil  kombinasi  ukuran  partikel  dan  kuat  tekan  terhadap  nilai  kalor  dan  lama  waktu nyala. Variable yang ditentukan adalah ukuran partikel: 20 mesh, 25 mesh, 30 mesh, 35 mesh dan 40 mesh, dan dengan kuat tekan: 4 kg, 5 kg dan 6 kg. Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini adalah Nilai kalor tertinggi  didapat  pada  ukuran  partikel  35  mesh  dan  kuat tekan  6  kg  yaitu  sebesar  7624.00  kkal/gr  sedang lama waktu nyala terlama terjadi pada ukuran partikel 40 mesh dan kuat tekan 6 kg yaitu selama 67,64 menit. Titik  optimal  berada  pada  ukuran  partikel  34,93  mesh  dan  kuat  tekan  4,57  kg  dimana  diperoleh  nilai  kalor sebesar  7098,14  kkal/gr  dengan  lama  waktu  nyala  sebesar  63.2723  menit.  Dan  kesimpulan  yang  didapat ternyata bahwa Ukuran Partikel dan Kuat Tekan, tidak berpengaruh terhadap Nilai Kalor tetapi berpengaruh terhadap lama waktu nyala.
Kata kunci : Pirolisis, biomassa, briket bioarang, nilai kalor dan lama waktu nyala

## Abstract
Utilization of bamboo biomass as a fuel substitute for oil and gas needed briquetting technology. The goals to be achieved in this study was to determine the effect of the combination of the dimensions of the bio- briquettes  results  of  particle  size  and  compressive  strength  of  the  calorific  value  and  long  burning  time. Specified  variable  is  the  size  of  the  particles:  20  mesh,  25  mesh,  30  mesh,  35  mesh  and  40  mesh,  and  the compressive strength:  4  kg,  5  kg  and  6  kg. The  results obtained  in  this study is the highest  calorific value obtained on 35 mesh particle size and compressive strength of 6 kg in the amount of 7624.00 kcal/g being the longest length of time ignition occurs at a particle size of 40 mesh and a compressive strength of 6 kg namely for 67.64 minutes. Optimal point is at 34.93 mesh particle size and compressive strength which gained 4.57 kg  calorific  value  of  7098.14  kcal/g  with  long  burning  time  of  63.2723  minutes.  And  it  turns  out  that  the conclusions obtained Particle Size and Powerful Press, did not affect the Calorific Value but the effect on the long burning time
Keywords : Pyrolisis, biomass, bio-briquettes, Calorific Value  and long burning time

## PENDAHULUAN
Potensi biomassa bambu yang cukup melimpah belum  banyak  dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi terbarukan,  padahal  kedepan  pengembangan  energi terbarukan  yang  berasal  dari  biomassa  sangat prospektif.  Ditinjau  dari  data  komposisi  kimianya, bambu  mengandung  beberapa  unsur  penting  antara lain  Selulosa  42,4–53,6%,  Lignin  19,8–26,6%, Pentosan  1,24–3,77%,  Zat  ekstraktif  4,5–9,9%,  Air 15–20%,  Abu  1,24–3,77%  dan  SiO 2 0,1–1,78%. (Widya, 2006). Unsur karbon (C) dan Hidrogen (H) dalam  biomassa  adalah  zat  yang  reaktif  dan  mudah terbakar  dan  dapat  menghasilkan  energi  dalam bentuk  panas  ketika  bereaksi  dengan  oksigen.  Oleh karena  itu  bambu  sebenarnya  dapat  digunakan secara  langsung  sebagai  sumber  energi  panas  tetapi kandungan energinya masih terlalu rendah dibanding  dengan  bahan  bakar  minyak  dan  gas. Rendahnya  kandungan  energi  yang  dimiliki  oleh biomassa  bambu  tersebut  mengharuskan  perlakuan khusus  dan  penggunaan  teknik  pemanfaatan  energi biomassa  yang tepat yaitu dengan pembuatan briket bioarang.
Pembuatan  bricket  bioarang  dari  bambu didahului  dengan  proses  karbonisasi  menggunakan teknologi pyrolisis yaitu proses dekomposisi thermal bahan  organik  tanpa  atau  sedikit  oksigen,  di  mana bahan  baku  organik  tersebut  akan  mengalami pemecahan  struktur  kimia  menjadi  fase  gas  dan meninggalkan  karbon  sebagai  residu.  (Anonim, 2010).  Jenis  pyrolisis  yang  dipilih  dalam  penelitian ini  adalah  pyrolisis  lambat (Slow  Pyrolisis) dimana proses  dekomposisi  biomassa  dilakukan  pada  laju pemanasan  kurang  dari  100 o C/s.  Temperatur  ini akan  sangat  berpengaruh  terhadap  arang  yang dihasilkan  sehingga  penentuan  temperatur  yang tepat  akan  menentukan  kualitas  arang  (Husada, 2008).  Produk  utama  yang  dihasilkan  selama  slow pyrolysis  adalah  char  atau  bioarang  dan  bio-oil. (Sukseswati,  Dini  D.  2010).  Hasil  pyrolisis  berupa bioarang  mempunyai  nilai  kalor  pembakaran  yang lebih tinggi dan asap yang lebih sedikit. Berdasarkan hal tersebut maka pemanfaatan bambu akan menjadi salah  satu  pilihan  yang  bisa  memberikan  kontribusi yang  substansial  sebagai  sumber  energi  terbarukan. Permasalahannya sekarang adalah bagaimana produk  briket  bioarang  dapat  bersaing  dengan sumber  energi  lain  baik  pada  efisiensi  teknologi prosesnya maupun performance produknya. Sehingga  penelitian  ini  akan  ditujukan  untuk mencari  dan  mengetahui  pengaruh  dimensi  briket bioarang  hasil  kombinasi  ukuran  partikel  bioarang dan kuat tekan terhadap  nilai kalor dan  lama waktu nyala.
Proses  pembuatan  briket  bioarang  bambu dilakukan  dengan  menghancurkan  bioarang  hasil pyrolisis, lalu diayak sampai didapat ukuran partikel yang  dikehendaki.  Ukuran  partikel  ini  sangat
berpengaruh  terhadap  kualitas  briket  karena  lebih kecil  ukurannya  akan  menghasilkan  rongga  yang lebih  kecil  pula  sehingga  kerapatan  partikel  briket akan  semakin  besar  dan  kualitas  briket  semakin bagus  dan  tidak  mudah  pecah/hancur  (Pari  G. 2002).  Setelah  itu,  tambahkan  larutan  amylum/ tepung  kanji  dan  aduk  sampai  homogen,  kemudian dipadatkan  dengan  pencetak  hydrolik  pada  kuat tekan  tertentu.  Penggunaan  pencetak  hydrolik  ini dapat  menghasilkan  output  gaya  yang  sangat besar,  hanya  dengan  menggunakan  input  gaya yang  kecil.  Selanjutnya  hasil  proses  pencetakan dikeluarkan  dan  dikeringkan  dengan  cara  diangin- anginkan dan diteruskan pengeringan menggunakan oven  untuk  mendapatkan  kadar  air  <  5%.  Produk yang  dihasilkan  menjadi  bahan  bakar  dengan efisiensi  konversi  cukup  baik,  densitas  energi (kandungan energi per satuan volume) cukup tinggi, serta  kemudahan  dalam  hal  penyimpanan  dan pendistribusian.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode Experi- mental Laboratories dan dilakukan di Laboratorium Bioenergi  Univ.  Tribhuwana  Tunggadewi,  Malang dan Laboratorium MIPA Universitas Negeri Malang untuk  uji  Nilai  Kalor.  Pengamatan  dilakukan  pada Hasil Uji Nilai Kalor dan Lama Waktu Nyala.

## Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  limbah  biomassa  bambu  dengan  kadar  air tidak  lebih  dari  10%  berat  dan  amylum  sebagai perekat  dengan  perbandingan  1:10  terhadap  air dengan  penggunaan  5%  berat.  Penelitian  ini menggunakan Unit Pyrolisis yang terdiri dari reaktor pyrolisis,  cyclone  dan  condensor  yang  dilengkapi dengan kontrol temperatur, dan water cooler .

## Variable yang dijalankan:
Ukuran  Partikel:  20  mesh,  25  mesh,  30  mesh,  35 mesh, 40 mesh.
Kuat  tekan,  4 kg, 5 kg, 6 kg. Analisa Statistik  yang digunakan adalah software Kurva Respon.

## Prosedur Penelitian
Bambu yang telah dijemur kemudian dipotong dengan ukuran 5-10 cm selanjutnya ditimbang 25 kg dan  dikarbonisasi  pada  suhu  300-500 o C  dalam reaktor  pirolisis  selama  4-6  jam.  Bioarang  yang dihasilkan,  ditumbuk  hingga  menjadi  serbuk bioarang  dan  diayak  dengan  ukuran  20,  25,  30,  35 dan 40 mesh sehingga didapat ukuran yang seragam. Siapkan larutan amilum dan air dengan perbandingan  1:10.  Timbang  serbuk  bioarang  50 gram  bambu  kemudian  dicampur  dengan  larutan amilum 5% dari berat dan diaduk sampai homogen. Campuran dimasukkan kedalam alat pencetak briket
dan kemudian dicetak dengan tekanan hydrolik 4 kg, 5  kg  dan  6  kg.  Kemudian  briket  dikeluarkan  dari cetakan  dan  diangin-anginkan  diudara  terbuka selama ± 24  jam.  Briket arang dikeringkan didalam oven  dengan  suhu  105 0 C  selama  1  jam.  Briket arang  yang  dihasilkan  akan  dianalisa  kualitas  nilai kalor dan waktu lama uji nyala.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil proses pembriketan.
Hasil  proses  pembuatan  briket  arang  dari bambu  menggunakan  alat  pencetak  hydrolik dengan  dimensi  berbentuk  silinder  berlubang, Diameter  dalam  (Di)  2  cm,  Diameter  luar  (Do)  5 cm  dan  Tinggi  10  cm.  Hasil  yang  didapat  dapat ditunjukkan sebagaimana Gambar 1.
Gambar 1 . Spesifikasi produk briket.
Sedang ukuran dimensi briket bioarang menjadi sebagaimana tabel 1 berikut :
Tabel 1. Data Ukuran Briket Arang Bambu
Tekanan Hydrolik ( kg ) Diamater ( cm ) Tinggi ( cm ) Di Do 4 2 5 5 5
2 5 4,5 6 2
5 4
1. Hasil Analisa Nilai Kalor Pengujian terhadap  nilai kalor  bertujuan untuk mengetahui nilai panas pembakaran yang dihasilkan oleh  briket  arang.  Adapun  kadar  karbon  terikat bambu 71,45%, menurut Djeni Hendra (2007) reaksi kimia biomassa menjadi bioarang:
3 (C 6 H 10 O 5 )        8H 2 O+ C 6 H 8 O + 3CO 2 + CH 4 +H 2 + 8C
Reaksi  oksidasi  ini  terjadi  pada  proses  pirolisis  yang terbagi  menjadi  dua  fase,  yaitu  fase  pengeringan dan  fase  pirolisis.  Bioarang  terbentuk  pada  fase pirolisis dengan suhu 300–500 o C. Nilai kalor adalah sebagai  identifikasi  standard  mutu  yang  paling tinggi  bagi  briket  sebagai  bahan  bakar.  Sehingga nilai  kalor  akan  menentukan  kualitas  briket  arang. Semakin tinggi  nilai kalor  bahan  bakar briket  maka semakin  baik  pula  kualitas  briket  arang  yang
dihasilkan.  Hasil  analisa  nilai  kalor  dapat  dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil Uji Nilai Kalor (kkal/gr) Briket
bioarang Bambu. Tekanan Hydrolik ( kg ) Ukuran Partikel (mesh) 20 25 30 35 40 4 6.762 6.542 6.929 6.813 6.881 5 6.818 6.866 6.655 7.132 7.174 6 7.081 7.087 6.858 7.624 7.264
Terlihat  pada  Tabel  2  diatas  bahwa  nilai  kalor tertinggi  adalah  7.624,00  kkal/gr  dihasilkan  oleh sampel  dengan  tekanan  hidrolik  6  kg,  ukuran partikel  35  mesh,  sedangkan  nilai  kalor  terendah 6.655,55  kkal/gr  diperoleh  dari  sampel  dengan tekanan  hidrolik  5  kg,  ukuran  partikel  30  mesh.  Hal ini disebabkan pada temperatur tinggi (500 0 C) terjadi kenaikan % nilai kalor di ukuran partikel 35 mesh dan 40  mesh karena pada temperatur tersebut dipengaruhi  oleh  regim  reaksi  kimia,  dimana semakin  tinggi  temperatur  maka  reaksi  akan  naik selain itu adanya sensitifitas  terhadap  temperatur mengakibatkan reaksi naik.
Menurut Levenspiel,O., 1972 berlaku :
1 1
--------   ≥  ------
K 2 C B K La
bahwa  tahanan  reaksi  ≥  tahanan  transfer  massa, sehingga  reaksi  kimia  akan  lebih  cepat  naiknya apabila  dibandingkan  dengan  transfer  massa  yang hanya  sedikit  naik.  Sedang  pada  temperatur  yang lebih  rendah  (<500 0 C)  terjadi  penurunan  % nilai kalor di  ukuran  partikel  30  mesh,  hal  ini menunjukkan bahwa reaksi yang terjadi dipengaruhi oleh regim termodinamika, dimana pada saat  mengalami  kesetimbangan,  reaksi  mengalami penurunan.  Hal  ini  karena  terjadi  reaksi  reversibel exotermik, dimana semakin tinggi temperatur maka reaksi  akan  bergeser  ke  kiri,  sehingga  nilai  % nilai kalor juga menurun. Hal ini berlaku
K X Ae =  -------- ,
1 + K
dengan: K  adalah konstante kesetimbangan reaksi XAe adalah konversi reaksi.
Jika  temperatur  naik  maka  nilai  K  akan  menurun dan  nilai  konversi  keseimbangan  juga  menurun. Gambar  2    menunjukkan  bentuk  garis  equilibrium untuk reaksi reversibel eksotermik.
Gambar 2. Hubungan konversi dan temperatur pada berbagai laju reaksi /reaksi reversibel Exotermik.  (Levenspiel)
Pada  Gambar  2.  jelas  menunjukkan  bentuk garis equilibrium untuk reaksi reversibel eksotermik. Pada  konversi  tertentu  laju  reaksi  mula-mula  akan naik  sampai  mencapai  maximumnya  kemudian turun.  Garis  yang  dekat  dengan  garis  equilibrium menunjukkan  laju  reaksi  yang  rendah.  Makin  jauh dari garis equilibrium makin tinggi laju reaksinya.
3. Hasil Analisa Lama Waktu Nyala
Kecepatan  dan  lama  waktu  pembakaran untuk  briket  arang  dapat  dilihat  pada  Tabel  3.  Dari analisa lama waktu nyala briket arang diperoleh data yang terlihat pada Tabel 3:
Tabel 3 Hasil Uji Lama Waktu Nyala (menit)
Briket Arang Bambu. Tekanan Hydrolik ( kg ) Ukuran Partikel (mesh) 20 25 30 35 40 4 55,24  57,18  61,32  62,07  61,86 5 59,34  61,37  63,05  64,14  63,92 6 60,4  63,43  65,47  67,53   67,64
Tabel  3  memperlihatkan  bahwa  durasi  waktu pembakaran  briket  arang  bergantung  pada  kuat tekan  dan  ukuran  mesh,  semakin  besar  kuat  tekan dengan ukuran mesh yang besar menghasilkan lama waktu  nyala  yang  terlama  yaitu  67,64  menit  dengan ukuran  partikel  40  mesh  dan  tekanan  hidrolik  6  kg sedang  lama  waktu  nyala  yang  cepat  habis  adalah 55,24  menit  dengan  ukuran  partikel  20  mesh  dan tekanan  hidrolik  4  kg.  Hal  ini  disebabkan  karena semakin besar kuat tekan dan ukuran partikel semakin kecil  akan  meningkat  kan  kerapatan  massa  nya  dan terjadi  perpindahan  panas  secara  konduksi  sehingga panas  akan  mudah  merambat  dari  partikel  yang  satu ke partikel yang lain dan tidak cepat habis/waktu nyala semakin  lama.  Sebaliknya  untuk  kuat  tekan  yang rendah  dan  ukuran  partikel  yang  lebih  besar  akan membentuk  susunan  partikel  renggang/  tidak  rapat sehingga panas akan sulit merambat dan waktu nyala akan lebih cepat.
4. Hasil Analisa Statistik.
Hasil  perhitungan  statistik  yang  didapat dengan  menggunakan  kurva  respon,  menunjuk  kan bahwa  ukuran  partikel  dan  kuat  tekan  saling mempengaruhi.  Hasil analisa  Design  Expert software,  didapatkan  2  solusi  titik  optimal  seperti yang terlihat pada Tabel 4.
Tabel. 4. Solusi Titik Optimal.
No Kuat tekan ( kg ) Ukuran Partikel (mesh) Nilai Kalor (kkal/gr) Lama Waktu Nyala (menit) Desirabi lity 1 4,08 30,11  6893.49  61.5203 0,843 2 4,57 34,93  7098,14  63.2723 0,905
Hasil  analisa  Design  Expert  menunjukkan  bahwa nilai  optimal  dari berbagai ukuran tekanan (4 kg, 5 kg, 6 kg) dan ukuran partikel 20 mesh, 25 mesh, 30 mesh,  35  mesh  dan  40  mesh,  adalah  solusi  no.2 karena  memiliki  nilai Desirability yang  mendekati angka 1 (=0,905). Sehingga Nilai Kalor dan Lama Waktu Nyala berada pada titik optimal kuat tekan 4,57  kg  dan  ukuran  partikel  34,93  mesh  dimana pada  titik  tersebut  nilai  kalor  mencapai  7098,14 kkal/gr dan lama waktu nyala 63,2723 menit.

## SIMPULAN
Penelitian  yang  telah  dilakukan,  menunjuk- kan  bahwa  titik  optimal  pada  perlakuan  variabel ukuran  partikel  dan  kuat  tekan  ada  pada  ukuran partikel  34,93  mesh  dan  kuat  tekan  4,57  kg  dengan Nilai  Kalor  sebesar  7.098  kkal/gr  dan  Lama  Waktu Nyala sebesar 63,27 menit yaitu yang mempunyai nilai Desirability mendekati  angka  1  (=0,905).  Sehingga dapat  disimpulkan  bahwa  Ukuran  Partikel  dan  Kuat Tekan,  tidak  berpengaruh  terhadap  Nilai  Kalor  tetapi berpengaruh terhadap Lama Waktu Nyala.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti  mengucapkan  terima  kasih  kepada DITLITABMAS DIKTI, Kopertis 7, Dekan Fakultas Teknik,  KPS  Teknik  Kimia  dan  segenap  petugas Laboratorium  Bioenergy,  Universitas  Tribhuwana Tunggadewi,  Malang  yang  telah  memberi  bantuan dengan sungguh-sungguh, sehingga penelitian dapat berjalan dengan lancar dan selesai tepat waktu.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Pirolisis . (online) . http://id.wikipedia.org/wiki/Pirolisis. Diakses 28/5/2014. Pukul 09:48.
Djeni  Hendra,  2007.  Pembuatan  Briket  Arang  Dari campuran  Kayu,  Bambu,  Sabut  Kelapa Dan Tempurung Kelapa Sebagai
Sumber Energi Alternatif .
Husada, T. I. 2008. Arang Briket Tongkol Jagung Sebagai  Energi  Alternatif. (online). http://digilib.unnes.ac.id. Diakses
25/4/2010. Pukul 18.27. Pari,  G.  2002.  Teknologi  Alternatif  Peman- faatan  Limbah  Industri  Pengolahan Kayu. Makalah Falsafah Sains. Program
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Syafi’i,  W.,  2003.  Hutan  Sumber  Energi  Masa Depan. www.kompas.co.id. Harian kompas. Diakses 15 April 2003. Sukseswati,  Dini  D.  2010.  Karakteristik  Sifat  Fisik Dan Kimia Minyak Hasil Pirolisis Lambat Campuran Sampah Kertas dan Daun. http://digilib.uns.ac.id/upload/doku-
men/176090702201101041.pdf Widya,  2006.  Bambu merupakan  tanaman  yang  tidak asing lagi bagi masyarakat Indonesia. http://repository.usu.ac.id/bitstream/12345 6789/33209/4/Chapter%20II.pdf