Submitted : 21 Maret 2019 Revised : 12 April 2019 Accepted : 23 April 2019

## KAJIAN AWAL PEMANFAATAN LIMBAH ONGGOK SEBAGAI SUBSTITUSI BATUBARA
Jerry 1* , Pramahadi Febriyanto 1 , Arysca Wisnu Satria 1
1 Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Sumatera, Jl. Terusan Ryacudu, Lampung selatan
* Email: jerry@itera.ac.id

## Abstrak
Onggok merupakan limbah padat industri tapioka yang sangat berlimpah dengan kandungan selulosa tinggi yang menjadikan onggok menjadi salah satu alternatif bahan yang dapat mensubstitusi batubara. Nilai kalor onggok yang rendah sekitar 2783 Kkal/kg memerlukan usaha peningkatan kalori bahan. Peningkatan nilai kalor onggok dengan cara karbonisasi di dalam tanur secara pirolisis. Pengkajian onggok dengan pirolisis untuk menggantikan batubara  serta  usaha  peningkatan  nilai  kalor  yang  sama  dengan  batubara  komersil  perlu  dilakukan.  Pada penelitian ini dikaji pengaruh waktu dan temperatur karbonisasi onggok. Temperatur yang dikaji adalah 300, 350, dan 400 ° C dan waktu karbonisasi selama 60, 90, dan 120 menit. Onggok yang dipirolisis dilakukan uji nilai kalor dan uji proksimat (kadar air dan kadar abu). Hasil penelitian menunjukkan bahwa onggok dapat mensubstitusi batubara karena memiliki kadar abu dan air yang rendah yaitu dengan kadar abu maksimal 5,9% dan kadar air maksimal 1,6%. Temperatur dan waktu optimal untuk melakukan proses karbonisasi adalah 350 ° C dan 90 menit dengan nilai kalor bahan yang dihasilkan sebesar 6047 Kkal/kg.
Kata Kunci: Batubara, Karbonisasi, Limbah Tapioka, Onggok

## Abstract
Onggok  is  a  tapioca  industrial  solid  waste  with  high  cellulose  content  and  is  abundant  that  makes  onggok  an alternative material for coal. The low calorie value of onggok is around 2783 Kcal/kg which requires an effort to increase its calorie value. Increasing the calorie value of onggok by carbonization in the pyrolysis furnace. The study of onggok pyrolysis to improve its calorie value as good as commercial coal needs to be done. In this study, the effect of time and temperature of carbonization to onggok properties was examined. The temperature of carbonization was 300, 350 and 400 ° C and the carbonization time was 60, 90 and 120 minutes. Calorie value, moisture and ash content of  pyrolyzed  onggok  was  analyzed.  The  results  showed  that  onggok  can  substitute  coal  since  it  has  low  ash  and moisture  content.  The  maximum  ash  and  moisture  content  were  5.9%  and  1.6%,  subsequently.  The  optimal temperature and carbonization time were 350 ° C and 90 minutes with the calorific value of 6047 Kcal/kg.
Keywords: Carbonization, Coal, Onggok, Tapioca Waste

## 1. PENDAHULUAN
Onggok merupakan limbah industri tapioka yang memiliki  kandungan  selulosa  yang  tinggi.  Kandungan selulosa  onggok  sekitar  39,37%  dan  serat  sebesar 14,52%  (Wicaksono  dkk,  2013),  kandungan  selulosa dan  sumber  karbon  lain  yang  terdapat  pada  onggok merupakan  potensi  sumber  karbon  yang  dapat dimanfaatkan.
Potensi  onggok  sebagai  bahan  baku  alternatif penganti  batubara  sangat  perlu  untuk  dikaji.  Sisa industri  tapioka  sebagai  onggok  sekitar  22%  dari
massa  bahan  baku  singkong.  Pemanfaatan  onggok selama  ini  sebagai  pupuk  dan  pakan  ternak  belum seluruhnya  dapat  dimanfaatkan,  jumlah  onggok  yang sangat  berlimpah.  Harga  onggok  yang  murah merupakan  keuntungan  komparatif  sebagai  bahan baku subtitusi batubara.
Onggok yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar memiliki  beberapa  keunggulan.  Kandungan  nitrogen yang  rendah  pada  onggok  apabila  dibakar  akan menghasilkan  emisi  NOx  yang  rendah.  Selain kandungan  nitrogen  yang  rendah,  onggok  tidak

## JURNAL INTEGRASI PROSES
Website: http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jip
memiliki  sulfur,  sehingga  sangat  ramah  lingkungan apabila  dimanfaatkan  sebagai  bahan  bakar.  Jika dibandingkan  dengan  batubara  yang  memiliki kandungan  sulfur  dan  nitrogen  yang  cukup  tinggi, apabila dibakar akan menghasilkan gas emisi NOx dan SOx.
Onggok  sebagai  subtitusi  batubara  dapat dipertimbangkan,  karena  onggok  memiliki  kadar hidrokarbon  tinggi  yang  merupakan  modal  dasar bahan  bakar  alternatif.  Kandungan  selulosa  pada onggok  dapat  dipirolisis  untuk  meningkatkan  nilai kalor  dan  flash  point  onggok  (titik  nyala),  sehingga memiliki sifat yang sama dengan batubara.
Pemanfaatan  onggok  yang  belum  optimal  dan berlimpahnya  sumber  onggok  menjadikan  onggok sebagai  pilihan  bahan  baku  pada  penlitian  ini.  Kadar karbohidrat  yang  tinggi  dapat  dikonversi  menjadi karbon  pada  onggok  perlu  dikaji  sebagai  subtitusi batubara yang ramah lingkungan.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1 Bahan
Pada  penelitian  ini  digunakan  bahan  onggok  dari limbah industri tapioka yang ada di Lampung Tengah yang telah dikeringkan. Kadar air dari onggok tersebut adalah < 12%.

## 2.2 Alat
Pada  penelitian  ini  digunakan  furnace,  oven,  dan calorimeter.  Furnace  berfungsi  untuk  karbonisasi onggok  menjadi  arang.  Sedangkan  oven  digunakan untuk  menguji  kadar  air.  Calorimeter  yang  digunakan untuk menguji nilai kalor bahan.

## 2.3 Prosedur Penelitian
Pada  penelitian  ini  dilakukan  proses  karbonisasi menggunakan  furnace  dengan  variabel  temperatur 300, 350, dan 400 ° C dan waktu karbonisasi 60, 90, dan 120  menit.  Hasil  sampel  yang  telah  dikarbonisasi dilakukan  uji  kalori  dan  uji  proksimat  untuk mengetahui kadar abu, air, fixed carbon. Alur percobaan dilakukan sesuai dengan Gambar 1. berikut ini,

## Gambar 1. Prosedur Percobaan

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Limbah  onggok  yang  didapatkan  dari  industri tapioka terlebih dahulu dilakukan karakterisasi untuk mengetahui  kondisi  bahan  awal  sebelum  dilakukan karbonisasi,  hal  ini  bertujuan  untuk  mengetahui
pengaruh  peningkatan  kalori  bahan.  Karbonisasi bertujuan  untuk  meningkatkan  kalori  bahan  dengan pirolisis  kadar  oksigen  yang  rendah  untuk meningkatkan kadar karbon bahan dengan
menghilangkan  atau  mengurangi  komponen  selain karbon.

## 3.1 Karakterisasi Onggok
Karakterisasi  onggok  dilakukan  dengan  melihat kadar air bahan, kalori bahan, dan kadar abu. Dari hasil analisis  didapatkan  kadar  air  onggok  kering  10%. Apabila  kadar  air  bahan  yang  tinggi  maka  dilakukan penurunan kadar air dengan oven untuk mendapatkan kadar air yang sama setiap bahan.
Hasil  analisis  kalori  rata–rata  onggok  adalah 2783,27  Kkal/kg.  hal  ini  menunjukkan  bahwa  kalori onggok  sangat  rendah,  sehingga  perlu  usaha  untuk meningkatkan  nilai  kalor  mendekati  batu  bara komersil,  yaitu  di  atas  4000  Kkal/kg.  Jika  langsung dijadikan  campuran  briket  atau  bahan  bakar  tanpa dinaikkan nilai kalornya maka akan menurunkan harga bahan bakar tersebut.
Kadar  abu  yang  telah  diujikan  untuk  mengetahui kadar  oksida  yang  terdapat  pada  bahan.  Kadar  abu yang  tinggi  menyebabkan  sisa  pembakaran  yang banyak. Kadar abu onggok dari sampel yang dilakukan pada penelitian ini adalah 4,26%.

## 3.2  Pengaruh Waktu Karbonisasi
Waktu  karbonisasi  terhadap  peningkatan  kalori bahan  telah  dikaji  dengan  pirolis  selama  60,  90,  dan 120  menit  untuk  mengetahui  peningkatan  kalori bahan. Hasil dari pengaruh waktu karbonisasi terhadap kalori bahan dapat dilihat pada Gambar 2.
Dari Gambar 2. menunjukkan bahwa semakin lama karbonisasi  berlangsung,  akan  terjadi  kenaikan  nilai kalor  bahan.  Pada  temperatur  300 o C  dan  waktu karbonisasi  yang  lebih  lama  akan  terjadi  kenaikan kalori  secara  terus  menerus  karena  masih  banyak komponen  organik  yang  terkonversi  menjadi  karbon. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi masih berlangsung. Kenaikan  kalori  bahan  sebesar  4494  Kkal/kg  pada
waktu  90  menit  dan  terjadi  kenaikan  kalori  yang signifikan pada waktu karbonisasi 120 menit menjadi 6248  Kkal/kg.  Kenaikan  ini  diperkirakan  akan  naik terus menerus hingga konstan. Peningkatan waktu dari 60 menit ke 90 menit terjadi peningkatan nilai kalori yang besar akan tetapi pada menit ke 120 tidak terjadi perubahan  nilai  kalori  yang  signifikan.  Dari  data  ini menunjukkan  bahwa  kondisi  optimal  tercapai  pada waktu 90 menit dengan nilai kalor 6047 Kkal/kg untuk temperatur 350 ° C dan 6721 Kkal/kg untuk temperatur 400 ° C.  Hal  ini  juga  sesuai  dengan  percobaan  yang dilakukan  oleh  Putro  dkk.,  2015    yang  menunjukkan pola yang sama pada karbonisasi sekam padi. Hal yang sama juga terjadi pada (Surono, 2010) yang melakukan karbonisasi  tongkol  jagung  dan  juga  penelitian  yang telah  dilakukan  oleh  Iriany,  2016  pada  biobriket pelepah  dna  cangkang  sawit  juga  menunjukkan  hal yang sama.

## 3.3 Pengaruh Temperatur Karbonisasi
Karbonisasi  dilakukan  pada  berbagai  temperatur untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap nilai kalor  bahan  bakar  dari  onggok.  Peningkatan  nilai temperatur  akan  meningkatkan  kalori  onggok  pada saat karbonisasi. Pada kondisi temperatur yang terlalu tinggi, maka nilai kalori akan menurun dengan banyak karbon yang terkonversi menjadi CO dan CO 2 . Pirolisis adalah  proses  reaksi  eksotermik,  apabila  temperatur naik  kesetimbangan  reaksi  akan  bergeser  ke  arah pembentukan reaktan.
Kondisi  optimal  temperatur  karbonisasi  adalah 350 ° C untuk mendapatkan kalori yang baik, akan tetapi pada  temperatur  400 ° C  terjadi  kenaikan  yang  tidak terlalu signifikan, hal ini sesuai dengan Gambar 3. yang dapat menggambarkan pengaruh temperatur karbonisasi  terhadap  nilai  kalor  onggok.  Kenaikan kalori setelah 400 ° C juga terjadi pada penelitian yang dilakukan oleh (Polii, 2017) dan (Saleh dkk, 2017).
Gambar 2.  Pengaruh waktu karbonisasi terhadap kalori bahan
2800 3300 3800 4300 4800 5300 5800 6300 6800 7300 50 70 90 110 130 N ilai K al or i B ah an (K K al /K g) Waktu Karbonisasi (Menit) T = 300 oC T = 350 oC
T = 400 oC

## Gambar 3. Pengaruh temperatur karbonisasi terhadap kalori bahan
Kenaikan nilai kalori dari T = 350 ke T= 400 ° C tidak terlalu signifikan, yaitu 6721 Kkal/kg ke 7042 Kkal/kg untuk  waktu  karbonisasi  90  menit,  untuk  waktu karbonisasi  120  menit  lebih  rendah  nilai  kalorinya untuk temperatur 350 dan 400 ° C, penurunan kalori ini terjadi  karena  waktu  karbonisasi  yang  lama menyebabkan karbon akan terkonversi ke CO dan CO 2 lebih banyak.

## 3.4  Kadar Air
Kadar  air  yang  terkandung  dalam  bahan  setelah proses  karbonisasi  masih  tetap  ada  walaupun  kadar yang  rendah.  Peningkatan  temperatur  dan  waktu karbonisasi menyebabkan air yang terkandung dalam bahan akan berkurang karena akan terjadi penguapan yang lebih besar pada temperatur yang lebih tinggi.
Kadar  air  pada  waktu  60  menit  lebih  besar  dari pada 90 dan 120 menit. Sedangkan temperatur 300 ° C memiliki kadar air yang paling tinggi untuk waktu 60 menit  yaitu  1,63%.  Kadar  air  terendah  terdapat  pada
temperatur 400 ° C dan waktu 120 menit, yaitu 0,91%. Kadar air bahan dapat dilihat pada Gambar 4.
Kadar  air  dalam  bahan  selain  dipengaruhi  oleh temperatur,  juga  dipengaruhi  oleh  sifat  higroskopis bahan. Kadar  air  yang  berlebih  tidak  menguntungkan bagi bahan bakar sebagai substitusi batubara. Kadar air onggok  yang  dikarbonisasi  memiliki  kadar  air  yang sangat  rendah  yaitu  di  bawah  1,6%  sehingga  cocok sebagai syarat bahan bakar. Kadar air yang dihasilkan lebih rendah dari penelitian sebelumnya (Satmoko dkk, 2013), (Polii, 2017), dan (Saleh dkk, 2017).

## 3.5 Kadar Abu
Kadar  abu  merupakan  jumlah  sisa  oksida  logam yang  tidak  dapat  terbakar.  Semakin  besar  kadar  abu pada  bahan  bakar  menunjukkan  bahwa  limbah  yang dihasilkan  dari  proses  pembakaran  akan  semakin banyak.  Kadar  abu  hasil  karbonisasi  onggok  dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 4. Kadar air bahan onggok setelah karbonisasi
2800 3300 3800 4300 4800 5300 5800 6300 6800 7300 280 300 320 340 360 380 400 420 N ilai K al or i B ah an (K K al /K g) Temperatur Karbonisasi ( o C) t = 60 menit t =90 menit t = 120 menit
0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 280 330 380 430 % K adar Ai r Temperatur Karbonisasi ( o C) t = 60 menit t = 90 menit
t = 120 menit

## Gambar 5.  Kadar abu arang onggok hasil karbonisasi
Gambar  5.  menunjukkan  bahwa  kadar  abu  bahan dipengaruhi  oleh  temperatur  dan  waktu  karbonisasi. Semakin lama dan tinggi temperatur maka kadar abu akan semakin besar. Temperatur 300 ° C memiliki kadar abu  sebesar  4,5%  untuk waktu  karbonisasi  60  menit, pada temperatur 300 ° C dan waktu 90 menit memiliki kadar abu 4,9% serta waktu 120 menit terjadi sedikit peningkatan kadar abu yaitu 5,1%. Kenaikan kadar abu pada  waktu  karbonisasi  yang  lama  disebabkan  oleh banyaknya  volatile  matter  yang  menguap  seiring dengan  waktu  karbonisasi  dan  juga  karbon  yang berubah  menjadi  CO  dan  CO 2 ,  yang  mengakibatkan logam  oksida  tidak  teruapkan  tertinggal  semakin banyak  seiring  dengan  waktu  karbonisasi.  Hal  ini sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Polii, 2017.
Selain  waktu  karbonisasi,  temperatur  juga berpengaruh  terhadap  kadar  abu  bahan  bakar  arang onggok. Kadar abu tertinggi terdapat pada temperatur 400 o C dan waktu karbonisasi 120 menit yaitu 5,9% dan kadar abu terkecil terdapat pada temperatur 300 o C dan waktu  karbonisasi  60  menit,  yaitu  sebesar  4,5%. Kenaikan  temperatur  menyebabkan  volatile  matter menguap semakin banyak.

## 4.    KESIMPULAN
Hasil  kajian  onggok  sebagai  bahan  bakar  padat untuk  mensubstitusi  batubara  telah  memenuhi persyaratan. Onggok tanpa karbonisasi memiliki kadar kalori yang rendah yaitu sebesar 2783 Kkal/kg.  setelah proses karbonisasi terjadi peningkatan nilai kalori yang signifikan,  dengan  kondisi  optimal  pada  temperatur 300 o C  dan  waktu  karbonisasi  90  menit  dengan  nilai kalori  6047  Kkal/kg.  Kadar  abu  dan  air  yang  rendah menjadikan arang onggok layak menjadi bahan bakar alternatif  sebagai  pengganti  batubara.  Kadar  abu maksimal adalah 5,9% dan kadar air maksimal adalah 1,6%.

## 5.    UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih dihaturkan kepada Lembaga Penelitian,  Pengabdian  Masyarakat  dan  Penjaminan Mutu  (LP3)  Institut  Teknologi  Sumatera  yang  telah mendanai  penelitian  ini.  Ucapan  terima  kasih  juga
dihaturkan kepada rekan–rekan mahasiswa yang telah membantu penelitian ini.

## 6.   DAFTAR PUSTAKA
Saleh, A., Novianty, L., Murni, S., Nurrahmah, A., Analisis kualitas briket serbuk gergaji dengan penambahan tempering  kelapa  sebagai  bahan  bakar  alternatif, Jurnal Al-Kimia, 2017, 5(1), 21-30.
Polii,  F.  F.,  Pengaruh  suhu  dan lama  aktifasi  terhadap mutu arang aktif dari kayu kelapa, Jurnal Industri Hasil Perkebunan, 2017, 12(2), 21-28.
Iriany, Carnella, C., Novitasari, C., Pembuatan bioberiket dari pelepah dan cangkang kelapa sawit: pengaruh variasi  komposisi  bahan  dan  waktu  karbonisasi terhadap kualitas briket, Jurnal Teknik Kimia USU, 2016, 5(3), 31-37.
Satmoko,  M.  E.  A.,  Saputro,  D.  D.,  Budiyono  A., Karakterisasi briket dari limbah pengolahan kayu sengon  dengan  metode  cetak  panas,  Jurnal Mechanical Engineering Learning, 2013, 2(1), 14- 25,
Putro,  S.,  Musabbikhah,  Suranto,  Variasi  temperatur dan  waktu  karbonisasi  untuk  meningkatkan  nilai kalor  dan  memperbaiki  sifat  proximet  biomassa sebagai  bahan  pembuat  briket  yang  berkualitas, Prosiding  Simposium  Nasional  RAPI  XIV, Surakarta, 15 Oktober 2015, hal 282.
Surono,  U.  B.,  Peningkatan  kualitas  pembakaran biomassa  limbah  tongkol  jagung  sebagai  bahan bakar  alternatif  dengan  proses  karbonisasi  dan pembriketan, Jurnal  Rekayasa  Proses,  2010,  4(1), 13-18.
Wicaksono,  Rumpoko,  Syamsu,  Khaswar,  Indah,  Y., Cellulose  Nanofibers  from  Cassava  Bagasse Characterization, Chemistry and material research, 2013, 13(1), 79-88.
4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 280 300 320 340 360 380 400 420 % K ad ar Ab u g/ g Temperatur Karbonisasi ( o C) t = 60 menit t = 90 menit t = 120 menit