## KARAKTERISTIK PEMBAKARAN BIOBRIKET CAMPURAN AMPAS AREN, SEKAM PADI, DAN BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF

## Joko Triyanto, Subroto, Marwan Effendy
1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartosura
Email: subroto@ums.id

## ABSTRAKS
Biomassa (ampas aren dan sekam padi) merupakan bahan hayati yang biasanya dianggap sebagai sampah dan sering dimusnahkan dengan cara dibakar. Biomassa yang berasal dari limbah pertanian ini menjadi masalah umum di daerah pedesaan karena mengganggu lingkungan. Sehingga perlu dilakukan penelitian yang mampu untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang terjadi, dengan menjadikan biomassa (ampas aren dan sekam padi) sebagai bahan dasar biobriket. Penelitian ini diawali dengan pengumpulan bahan dasar berupa ampas aren, sekam padi, dan batubara, serta aspal sebagai bahan perekat, setelah itu dilakukan uji proximate bahan dasar. Pembuatan biobriket dengan komposisi 100% ampas aren; 100% sekam padi;40%ampas aren,40% sekam padi,dan 20% batubara;30% ampas aren, 30% sekam padi, dan 40% batubara; 20% ampas aren, 20% sekam padi, dan 60% batubara;dan 100% batubara serta bahan perekat aspal 10% dari berat total biobriket. Biobriket dibuat dengan berat 5 gram. Setelah itu dilakukan pengujian karakteristik pembakaran, yang meliputi penurunan massa, laju pembakaran, dan temperatur pembakaran biobriket. Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur tertinggi pembakaran dihasilkan oleh biobriket dengan komposisi 100% batubara. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar komposisi batubara, maka temperatur biobriket yang dihasilkan semakin tinggi. Tingginya kadar karbon pada batubara akan membuat temperatur puncak yang akan dicapai semakin lama. Sedangkan penurunan massa paling cepat terjadi pada komposisi 100% ampas aren dan 100% sekam padi, hal ini dikarenakan ampas aren dan sekam padi mempunyai volatile matter tinggi sehingga menyebabkan mudah terbakar.
Kata Kunci : Batubara, Ampas aren, Sekam padi, Biobriket

## ABSTRACT
Biomass (palm pulp and rice husk) is a biological material which is usually considered as garbage and is often destroyed by burning. Biomass originating from agricultural waste is a common problem in rural areas because it disturbs the environment. So it is necessary to do research that is able to reduce the environmental pollution of these biomass, by making biomass (pulp of sugar palm and rice husk) as the basic ingredient of biobriquette. This research begins with the collection of basic materials in the form of palm pulp, rice husk, coal, and asphalt as an adhesive. After that, the proximate test of the base material is carried out. Then, production of biobriquettes with a composition of
100% sugar palm pulp; 100% rice husk, 40% palm pulp, 40% rice husk, and 20% coal; 30% palm pulp, 30% rice husk, and 40% coal; 20% of palm pulp, 20% of rice husk, and 60% of coal, and 100% of coal and asphalt adhesive 10% of the total weight of the biobriquette is performed. Biobriquettes are made with a weight of 5 grams. After that the combustion characteristics are tested, which included the rate of mass reduction, combustion rate, and combustion temperature of biobriquette. The results shows that the highest temperature of combustion was produced by biobriquettes with a composition of 100% coal. This shows that the greater the composition of coal, the higher the temperature of the biobriquette can be produced. The high carbon content in coal will make the peak temperature to be achieved longer. Whereas the fastest decrease in mass occurs in the composition of 100% of palm pulp and 100% of rice husk, this is because the pulp of palm and rice husk have high volatile matter which causes higher flammability.
Keywords: Coal, palm pulp, rice husk, biobriquette
PENDAHULUAN Biomassa merupakan bahan hayati yang biasanya dianggap sebagai sampah dan sering dimusnahkan dengan cara dibakar. Biomassa yang berasal dari limbah pertanian selama ini menjadi masalah umum didaerah pedesaan karena mengganggu lingkungan. Sebagai contohnya adalah ampas aren dan sekam padi.
Ampas aren merupakan hasil samping pemerahan batang pohon aren muda yang diambil tepungnya.  Setelah  batang  pohon  aren  diambil  tepungnya  maka  yang  sisa  hanya  ampasnya yang tidak dapat digunakan.
Sekam padi merupakan hasil samping dari proses penggilingan padi. Diperkirakan saat ini penggunaan sekam padi belum maksimal masih sebatas pada beberapa hal seperti untuk campuran makanan ternak dan bahan bakar pembuatan batubata, sedangkan produksi padi di Indonesia semakin banyak.
Disisi  lain,  Indonesia  memiliki  cadangan  batubara  yang  cukup  besar  untuk  memasok energi selama ratusan tahun. Namun selama ini batubara hanya menyumbang sekitar 14% dari total konsumsi energi nasional, jauh dibawah permintaan BBM. Situasi tersebut mengakibatkan produksi batubara dalam negeri kurang optimal [1].

## BATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini masalah yang diteliti adalah kandungan bahan dasar dan karakteristik pembakaran biomassa 100% ampas aren dan 100% sekam padi,biobriket campuran 40% ampas aren,40% sekam padi,20% batubara; 30% ampas aren,30% sekam padi,40% batubara;dan 20% ampas aren,20% sekam padi,60% batubara; serta 100% briket batubara, dengan bahan perekat aspal.

## TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penelitian yang dilakukan ini adalah: 1.  Membuat biobriket campuran ampas aren, sekam padi, dan batubara.
2.  Menguji karakteristik pembakaran biobriket.
3. Meneliti sifat dasar bahan biobriket.
TINJAUAN PUSTAKA Tekmira (2006) telah menghasilkan produk unggulan berupa biobriket yang terbuat dari 76% batubara, 19% biomass dan 5% kapur [1]. Biobriket ini memiliki keunggulan lebih mudah
dinyalakan  dan  digunakan,  asap  dan  emisi  gasnya  lebih  sedikit,  serta  menghasilkan  panas dengan suhu relatif tinggi.
Andrew  (2005)  meneliti  briket  sekam  padi  dan  arang  dengan  komposisi  arang  70%, 60% dan 50% , mengatakan briket dengan komposisi 50% sekam padi dan 50% arang kayu mempunyai  penurunan  massa  paling  cepat  saat  pembakaran  [2].  Hal  ini  disebabkan  kadar volatile matter pada sekam padi lebih tinggi dibandingkan arang kayu. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa kadar volatile matter berpengaruh dalam pembakaran.

## DASAR TEORI
Batubara [3]
Batubara  adalah  mineral  organik  yang  dapat  terbakar,  terbentuk  dari  sisa  tumbuhan purba yang mengendap, yang selanjutnya berubah bentuk akibat proses fisika dan kimia yang berlangsung selama jutaan tahun. Faktor tumbuhan purba yang jenisnya berbeda-beda sesuai dengan  zaman  geologi  dan  lokasi  tempat  tumbuh  dan  berkembangnya,  ditambah  dengan lokasi pengendapan (sedimentasi) tumbuhan, pengaruh tekanan batuan dan panas bumi serta perubahan  geologi  yang  berlangsung  kemudian,  akan  menyebabkan  terbentuknya  batubara yang jenisnya bermacam-macam. Proses awalnya, endapan tumbuhan berubah menjadi gambut (peat) , yang selanjutnya berubah menjadi batubara muda (lignit) atau disebut juga batubara coklat (brown coal) . Setelah mendapat pengaruh suhu dan tekanan yang terus-menerus selama jutaan tahun, maka batubara muda akan mengalami perubahan yang secara bertahap menambah maturitas  organiknya  dan  mengubah  batubara  muda  menjadi  batubara  sub  bituminus (sub bituminous) . Perubahan kimiawi dan fisika terus berlangsung hingga batubara menjadi lebih keras dan warnanya lebih hitam, sehingga membentuk bituminus (bituminous) atau antrasit (anthracite) . Dalam kondisi yang tepat, peningkatan maturitas organik yang semakin tinggi terus berlangsung  hingga membentuk antrasit.

## Pembakaran Batubara
Beberapa tahapan dalam pembakaran batubara adalah sebagai berikut:
a.  Pengeringan Pengeringan  merupakan  tahap  awal  proses  pembakaran  batubara.  Dalam  proses  ini batubara mengalami proses kenaikan temperatur yang akan mengakibatkan menguapnya kadar air yang berada pada permukaan batubara itu, sedangkan kadar air yang berada di dalam akan menguap melalui pori-pori batubara tersebut.
b.  Devolatilisasi Devolatilisasi    adalah  proses  batubara  mulai  mengalami  dekomposisi  setelah  terjadi pengeringan.  Proses  dekomposisi  merupakan  peristiwa  pecahnya  ikatan  kimia  secara thermal  dan volatile matter (yang  merupakan  hasil  proses  devolatilisasi)  keluar  dari partikel.
c.  Pembakaran Arang Sisa dari pirolisis adalah arang (fix carbon) dan sedikit abu.

## Faktor-faktor yang Mempengaruhi  Pembakaran Batubara
Dalam proses pembakaran batubara terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi pembakaran batubara, antara lain:
1.  Ukuran Partikel
2.  Kecepatan Aliran Udara
3.  Jumlah Udara Pembakaran
4.  Temperatur Udara Pembakaran
5.  Karakteristik Batubara, yang terdiri dari:
a.   Kadar Air
b.  Kadar Abu c.  Zat-zat yang mudah menguap ( Volatile Matter )
d.  Kadar Kalori
e.  Temperatur penyalaan
Ampas Aren
Aren merupakan tumbuhan berbiji tertutup dimana biji buahnya terbungkus daging buah. Pohon Aren banyak terdapat di seluruh wilayah Indonesia. Dari hasil proses pengolahan aren, maka dihasilkan hasil sisa/ limbah yang berupa:
1.  Ampas Serbuk Limbah serbuk yang diperoleh dari serbuk yang sudah diambil tepungnya. Serbuk tersebut dapat dipisah-pisahkan menjadi 3 macam, yaitu serbuk-serbuk kecil, serbuk-serbuk besar dan serat-serat panjang. Dari ketiga jenis serat dan serbuk tersebut dapat digunakan sebagai bahan bakar.
2.  Kulit Batang Seperti diketahui bahwa yang mengandung tepung adalah empulur batang pohon aren, sehingga batang pohon aren yang sudah diambil empulurnya tinggal kulit dalam dan kulit luar batang.
Sekam Padi Sekam  atau  kulit  terluar  dari  gabah  masih  dianggap  sampah  dan  belum  dimanfaatkan secara  optimal.  Di  tiap  penggilingan  padi  ( huler )  masih  sering  terlihat  bertumpuk  hingga membukit sekam padi. Sampai saat ini pemanfaatan terbesar sekam adalah sebagai pengisi dan pembakar bata merah yang merupakan industri rakyat di pedesaan pada saat musim paceklik atau kemarau panjang. Industri penggilingan padi yangada di Indonesia mampu mengolah lebih dari 40 juta ton gabah menjadi beras giling dengan rendemen 66-80%. Bila kondisi ini berjalan sesuai dengan kapasitasnya, terdapat sekam yang dapat mengganggu lingkungan sebesar 8 juta ton. Angka ramalan (Aram II) tahun 2004 BPS memperkirakan jumlah produksi gabah kering giling (GKG) sebanyak 53,7 juta ton atau setara dengan 33,92 juta ton beras dan sekitar 10,7 juta ton sekam.

## METODOLOGI PENELITIAN Diagram Alir Penelitian
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Bahan Penelitian Dalam penelitian karakteristik pembakaran biobriket, bahan yang dipergunakan meliputi: 1.   Batubara 2.   Ampas aren
3.   Sekam Padi
4.   Aspal, sebagai bahan perekat.

## Alat- alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1.  Alat penghalus batubara
2.  Alat penghalus sekam padi ( blender )
3. Alat pengepres biobriket
4. Timbangan digital
5. Tungku pembakaran
6. Anemometer digital
7.  Thermocouple dan thermocouple digital

## Gambar 2. Alat-alat penelitian
Jalannya Penelitian Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental yang dilakukan dengan uji laboratorium dengan tahap penelitian sebagai berikut :
a. Tahap  pertama  adalah  pengumpulan  bahan  baku.  Bahan  baku  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah ampas aren, sekam padi, dan batubara.
b. Tahap kedua adalah pengujian kandungan bahan dasar dengan uji proximate. Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Pusat Studi Pangan dan Gizi UGM.
c.  Tahap ketiga adalah pembuatan biobriket untuk penelitian.Biobriket dibuat bentuk silinder dengan diameter 28 mm dan berat 5 gram untuk uji pembakaran
d.  Tahap keempat adalah Pengujian pembakaran. Pengujian pembakaran adalah membakar biobriket  didalam  tungku  pembakaran.  Data  penelitian  yang  dicatat  adalah  temperatur benda uji didalam tungku dan penurunan massanya. Pengambilan data ini dilakukan setiap 2 menit sekali sampai tidak mengalami pengurangan massa lagi selama beberapa menit (konstan).

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Kandungan Bahan Dasar
Tabel 1. Hasil Pengujian sifat bahan dasar Sifat Batubara Ampas Aren Sekam Padi Kadar air (%) 2,89 13,41 10,25 Kadar abu (%) 3.6 1,78 15,93 Kadar karbon (%) 74,43 2,68 4,43 Volatile matter (%) 19,08 82,13 69,39 Nilai kalori (kal/kg) 6449,69 3296,8 3386,3
Dari tabel 1. dapat dilihat perbandingan antara sifat dasar ampas aren, sekam padi, dan batubara yang dapat dijadikan bahan bakar. Tabel1. menunjukkan bahwa nilai volatile matter ampas aren dan sekam padi lebih tinggi dibandingkan dengan batubara, sehingga ampas aren dan sekam padi lebih mudah terbakar. Karena kadar volatile matter yang tinggi akan memudahkan proses pembakaran atau titik nyala lebih rendah. Nilai kalor tertinggi dimiliki oleh batubara, sedangkan untuk ampas aren dan sekam padi memiliki nilai kalor yang lebih rendah, nilai kalor ini akan berpengaruh besar terhadap temperatur pembakaran. Semakin tinggi nilai kalor, maka semakin tinggi pula temperatur yang dihasilkan.
Hasil Pengujian Pembakaran
0 1 2 3 4 5 6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Waktu (s) Massa T ert ing gal (g r) Ampas aren 100% Sekam padi 100% Ampas aren 40%, sekam padi 40%, batubara 20% Ampas aren 30%, sekam padi 30%, batubara 40% Ampas aren 20%, sekam padi 20%, batubara 60% Batubara 100%

## Gambar 3. Grafik hubungan penurunan massa dengan waktu
Dari gambar 3. terlihat bahwa terdapat perbedaan untuk campuran biomassa (ampas aren dan  sekam  padi)  dengan  batubara.  Semakin  banyak  kandungan  biomassa  (ampas  aren  dan sekam padi) didalam biobriket, maka semakin cepat penurunan massanya. Hal ini jelas terlihat pada biobriket berbahan 100% ampas aren dan 100% sekam padi, karena nilai volatile matter yang terkandung di dalam komposisi 100% ampas aren dan 100% sekam padi cukup besar sehingga menyebabkan biobriket mudah menyala dan cepat terbakar habis. Untuk komposisi 100%  batubara  penurunan  massanya  paling  lama,  hal  ini  dikarenakan  tingginya  nilai  fixed karbon yang dimiliki oleh batubara, sehingga proses pembakrannya memerlukan waktu yang lama.
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Waktu (s) Laj u p em bakar an (g r/s) Ampas aren 100% Sekam padi 100% Ampas aren 40%, sekam padi 40%, batubara 20%
Ampas aren 30%, sekam padi 30%, batubara 40% Ampas aren 20%, sekam padi 20%, batubara 60% Batubara 100%
Gambar 4. Grafik hubungan laju pembakaran dengan waktu
Dari gambar 4. terlihat bahwa biobriket dengan campuran 100% ampas aren dan 100% sekam padi mempunyai laju pembakaran yang tinggi. Ini disebabkan massa yang tercampur pada komposisi tersebut mudah sekali terbakar, karena mengandung nilai volatile matter yang tinggi, sedangkan pada komposisi 100% batubara laju pembakarannya rendah. Ini disebabkan kadar  fixed  carbon  dalam  batubara  besar  dan  nilai volatile matter yang  rendah,  sehingga biobriket akan semakin sulit terbakar dan memakan waktu yang cukup lama.
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Waktu (s) Tem per atu r( C ) Ampas aren 100% Sekam padi 100% Ampas aren 40%, sekam padi 40%, batubara 20%
Ampas aren 30%, sekam padi 30%, batubara 40% Ampas aren 20%, sekam padi 20%, batubara 60%
Batubara 100%

## Gambar 5. Grafik hubungan temperatur pembakaran dengan waktu
Dari gambar 5. terlihat bahwa temperatur pembakaran tertinggi terjadi pada komposisi 100% batubara. Hal ini disebabkan batubara mempunyai nilai kalori yang tinggi dibandingkan ampas aren dan sekam padi. Semakin naiknya kadar batubara dalam biobriket akan menyebabkan semakin tingginya temperatur pembakaran yang dihasilkan. Ini dikarenakan dengan semakin besarnya kadar batubara didalam biobriket, maka kandungan kalori biobriket juga akan semakin besar. Sedangkan semakin besar kandungan fixed karbon dalam biobriket, maka temperatur puncak akan dicapai dalam waktu yang lama.

## KESIMPULAN
1. Ampas aren dan sekam padi memiliki sifat mudah terbakar, karena mengandung zat volatile matter yang tinggi. Sedangkan batubara memiliki sifat sulit terbakar, karena kandungan volatile matter- nya rendah dan fixed karbonnya tinggi, tetapi memiliki nilai kalor tinggi yang menghasilkan temperatur yang tinggi pula.
2. Biobriket campuran biomassa dan batubara akan menentukan karakteristik pembakaran. Biomassa  yang  mempunyai volatile matter yang  tinggi  dan  batubara  yang  mempunyai nilai kalor yang tinggi akan saling mendukung dan menghasilkan pembakaran yang baik.
3. Biobriket dengan campuran 20% ampas aren, 20% sekam padi, dan 60% batubara bisa menjadi pilihan, karena mempunyai sifat mudah menyala dan temperaturnya tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  www. tekMIRA .esdm.go.id 8/8/2007
[2]  Andrew, 2005,”Karakteristik pembakaran briket campuran arang kayu dan sekam padi dengan tiga kali variasi campuran”, Tugas Akhir, FT UMS.
[3]  Raharjo,  2006, Mengenal Batubara .  Artikel  Iptek-Bidang  Energi  Dan  Sumber  Daya Alam.