Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
DOI: doi.org/10.21009/SPEKTRA.031.03
ANALISIS PROKSIMAT PADA BRIKET ARANG LIMBAH PERTANIAN
Leni Rumiyanti 1, a) , Annisa Irnanda 1,b) , Yusup Hendronursito 2
1 Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung Jl. S. Brojonegoro No 1, Bandar Lampung 35144
2 Balai Penelitian Teknologi Mineral - LIPI
Email: a) leni.rumiyant@gmail.com, b) annisa.hokqi@gmail.com

## Abstrak
Telah dilakukan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui kualitas briket arang terbaik dan terburuk dari limbah pertanian berdasarkan  kandungan proksimatnya. Limbah pertanian  yang digunakan adalah sekam  padi,  ampas  tebu,  kulit  singkong,  tongkol  jagung,  dan  batok  kelapa.    Metode  penelitian  yang digunakan adalah karbonisasi pirolisis pada suhu 700-800 oC selama 45 menit dan dianalisis proksimat dengan teknik yang sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk pengujian kadar air lembab, abu, zat terbang, dan karbon tertambat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kualitas briket arang terbaik adalah kulit  singkong  karena  memiliki  kadar  air  dan  abu  terendah,  yaitu  0,3833%  dan  0,8452%.  Sementara, kualitas briket arang terburuk adalah tongkol jagung karena memiliki kadar air tertinggi yaitu 2,412 % dan karbon tertambat terendah yaitu 71,442 %.
Kata kunci : briket arang, limbah pertanian, analisis proksimat.

## Abstract
Research has been conducted to know the best and worst quality of charcoal briquettes from agricultural wastes  based  on  their  proximate  content.  These  agrarian  wastes  are  rice  husk,  sugarcane  baggage, cassava peel, corncob, and coconut shell.  The research method is pyrolysis carbonization at 700-800 oC for 45 min and proximate analysis with techniques that suitable Indonesian National Standard (SNI) for testing of  moisture, ash, volatile  matter, and fixed carbon content. The research result showed that the best charcoal briquettes quality is cassava peel because it has the lowest water content of 0.3833% and the lowest ash content of 0.8452%. While the worst charcoal briquettes quality is corncob because it has the highest water content of 2,412% and the lowest fixed carbon of 71,442%.
Keywords : charcoal briquettes, agricultural wastes, proximate analysis.

## PENDAHULUAN
Indonesia yang saat ini terfokus pada bahan bakar minyak harus menghadapi krisis produksi yang terus  menurun  dan  beban  impor  minyak.  Hal  ini  disebabkan  karena  tidak  mampu  memasok kebutuhan  dalam  negeri  hingga  Indonesia  harus  menjadi  importir  dalam  empat  tahun  terakhir  [1]. Produksi  minyak  di  Indonesia  turun  pada  kisaran  satu  juta  barrel  per  hari,  sementara  kebutuhan mencapai  1,3  juta  barrel  per  hari.  Berdasarkan  rencana  dasar  atau  " blueprint "  Pengelolaan  Energi Nasional  2005-2025  hasil  penyusunan  Departemen  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral,  cadangan
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
minyak di Indonesia yang berjumlah 9 miliar barel dengan tingkat produksi 500 juta barel per tahun, diprediksi bakal habis dalam waktu 18 tahun. Oleh karena itu, saat ini kelangsungan industri minyak masih  sangat  dibutuhkan  sebab  belum  ada  alternatif  pengganti.  Energi  alternatif  yang  biasa dikembangkan sebagai pengganti dari minyak bumi, antara lain gas bumi, batu bara, arang kayu, dan biomassa [2]. Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilkan limbah pertanian seperti sekam padi, ampas tebu, kulit singkong, tongkol jagung, dan tempurung kelapa yang sampai saat ini belum dimanfaatkan  secara  optimal.  Pemanfaatan  limbah  pertanian  sebagai  bahan  baku  dalam  pembuatan briket  arang  merupakan  salah  satu  bahan  bakar  alternatif  yang  tepat  sebagai  sumber  bahan  bakar untuk  mengurangi  pengunaan  minyak  tanah  karena  selain  tahan  lebih  lama  daripada  arang  biasa, bahan bakunya pun mudah didapat.
Biomassa  disebut  juga  sebagai  “ fitomassa ”  dan  sering  diterjemahkan  sebagai bioresource atau sumber  daya  yang  diperoleh  dari  hayati  [3].  Biomassa  adalah  suatu  limbah  benda  padat  yang  bisa dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar. Energi biomassa dapat menjadi sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil (minyak bumi) karena sifatnya yang dapat diperbaharui dan relatif tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara [4]. Biomassa dapat digunakan melalui  proses  pengolahan,  salah  satunya  adalah  menjadi  briket  arang.  Faktor-faktor  yang mempengaruhi  sifat  briket  arang  adalah  berat  jenis  bahan  bakar  atau  berat  jenis  serbuk  arang, kehalusan serbuk, suhu karbonisasi dan tekanan pada saat dilakukan pencetakan. Akan tetapi, untuk memaksimalkan  pemanfaatannya,  biomassa  ini  masih  harus  melalui  sedikit  proses  pengolahan sehingga  menjadi  briket  biomassa.  Briket  biomassa  adalah  gumpalan-gumpalan  atau  batangan- batangan  arang  yang  terbuat  dari  biomassa  (bahan  lunak).  Biomassa  yang  sebenarnya  termasuk bahan lunak yang dengan proses tertentu diolah menjadi bahan arang keras. Kualitas dari biomassa ini tidak kalah dengan batubara atau bahan bakar jenis arang lainnya [5].
Limbah  pertanian  seperti  sekam  padi,  ampas  tebu,  kulit  singkong,  tongkol  jagung,  dan  batok kelapa adalah biomassa yang dapat dijadikan sebagai bahan pembuatan briket. Sekam padi memiliki nilai  kalori  sebesar  3300  kal/gr,  artinya  sekam  dapat  dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi  panas untuk  keperluan  manusia.  Kadar  selulosa  sekam  yang  cukup  tinggi  dapat  memberikan pembakaranyang  merata  dan  stabil  [11].  Ampas  tebu  memiliki  sifat  mudah  terbakar  karena  di dalamnya  terkandung  air,  gula,  serat  dan  mikroba,  sehingga  bila  tertumpuk  akan  terfermentasi  dan melepaskan panas [14]. Briket dari ampas tebu akan lebih terjamin sebab bersifat renewable (mudah diperbaharui).  Penelitian  sebelumnya  [16]  menunjukkan  bahwa  nilai  kalor  briket  arang  kulit singkong  sebesar  3785  kal/gr  sehingga  dapat  dijadikan  sumber  energi  panas. Menurut  Badan  Pusat Statistik (BPS) [13], produksi jagung tahun 2015 diperkirakan sebanyak 20,67 juta ton pipilan kering. Buah  jagung  terdiri  dari  30%  limbah  yang  berupa  tongkol  jagung  [12].  Dengan  angka  tersebut, produksi yang semakin meningkat setiap tahunnya akan menghasilkan limbah jagung yang semakin banyak,  sehingga  jika  tidak  dimanfaatkan  dengan  baik  maka  hanya  akan  menjadi  sampah.  Batok kelapa adalah salah satu bahan karbon aktif yang kualitasnya cukup baik dijadikan arang aktif. Arang aktif dari batok kelapa memiliki daya saing yang kuat karena mutunya tinggi dan tergolong sumber daya yang terbarukan [15].
Briket bioarang mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan arang biasa (konvensional) antara lain  (1)  bioarang  menghasilkan  panas  pembakaran  yang  lebih  tinggi,  (2)  Asap  yang  dihasilkannya lebih  sedikit,  (3)  bentuk  dan  ukuran  bioarang  seragam  karena  dibuat  dengan  alat  pencetak,  (4) bioarang  dapat  tampil  lebih  menarik  karena  bentuk  dan  ukurannya  dapat  disesuaikan  keinginan pembuat, dan (5) proses pembuatannya menggunakan bahan baku yang tidak menimbulkan masalah lingkungan  [3].  Proses  karbonisasi  atau  pengarangan  adalah  proses  mengubah  bahan  baku  asal menjadi  karbon  berwarna  hitam  melalui  pembakaran  dalam  ruang  tertutup  dengan  udara  yang terbatas atau seminimal mungkin. Lamanya pengarangan ditentukan   oleh jumlah atau volume bahan organik,  ukuran  parsial  bahan,  kerapatan  bahan,  tingkat  kekeringan  bahan,  jumlah  oksigen  yang masuk, dan asap yang keluar dari ruang pembakaran [6].
Pada  penelitian  ini  pengarangan  limbah  pertanian  berupa  briket  arang  sekam  padi,  ampas  tebu, kulit  singkong,  tongkol  jagung,  dan  batok  kelapa  akan  dianalisis    kandungan  proksimatnya  untuk mengetahui kualitas terbaik dan terburuk dari limbah pertanian tersebut.
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  karbonisasi  pirolisis pada  suhu  700-800 o C  selama  45 menit .  Teknik  ini  akan  mengubah  limbah  pertanian  menjadi  arang.  Ketika  pencetakan  briket,  arang tongkol jagung menggunakan tekanan 4 ton yang berbeda dengan arang lainnya yang menggunakan 5  ton.  Hal  ini  dikarenakan  campuran  antara  arang  dan  perekat  yang  terlalu  basah  sehingga  ketika pencetakan banyak campuran yang keluar melalui sela-sela wadah cetakan.
Kualitas  dari  sebuah  briket  dapat  dilihat  melalui  analisis  proksimat  ( proximate  analysis )  yang dilakukan  agar  dapat  diketahui  kandungan  air  lembab,  abu,  zat  terbang,  dan  karbon  tertambat  di dalam  briket.  Analisis  proksimat  ini dilakukan  dengan  teknik  yang  sesuai  dengan  Standar  Nasional Indonesia (SNI).
Kandungan air lembab ditentukan dengan perhitungan [7] berikut ini.
  % 100 % 1 2 3 2     m m m m M ad (1)
Kandungan abu ditentukan dengan perhitungan [8] berikut ini.
  % 100 % 2 1 3    m m m A (2)
Kandungan zat terbang ditentukan dengan perhitungan [9] berikut ini.
  ad M m m m m VM      % 100 % 1 2 3 2 (3)
Kandungan karbon tertambat ditentukan dengan perhitungan [10] berikut ini.
    % V % 100 % M A M FC ad     (4)
Keterangan: M = Kadar air total (%) Kadar air lembab (%) kadar zat terbang (%) Kadar abu (%)
Kadar karbon tertambat (%) Berat cawan (g)
Berat cawan dan arang sebelum dipanaskan (g) Berat cawan dan arang setelah dipanaskan (g)
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
Diagram alir pada penelitian ini dijelaskan GAMBAR 1 berikut ini.
GAMBAR 1. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil analisis proksimat (TABEL 1) .
TABEL 1. Hasil Analisis Proksimat Limbah Pertanian.
Briket Arang M ad A VM FC Sekam Padi 0,629 2,316 7,606 89,449 Ampas Tebu 0,602 0,887 17,575 80,937 Kulit Singkong 0,383 0,845 20,749 78,023 Tongkol Jagung 2,412 1,235 24,912 71,442 Batok Kelapa 0,438 1,837 23,213 74,074 Mulai
Preparasi sampel uji yaitu sekam padi, ampas tebu, kulit singkong, tongkol jagung, dan batok kelapa
Karbonisasi sampel pada suhu 700-800 o C selama ± 45 menit
Pengecilan ukuran partikel sampel arang dengan menggunakan mesin ball mill dan diayak dengan ayakan 60 mesh .
Pencampuran 30% perekat kanji dari massa arang limbah
Pencetakan briket dengan tekanan 5 ton kecuali tongkol jagung menggunakan tekanan 4 ton
Moisture Volatile Matter Ash fixed carbon
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA

## Kadar Air
Dalam analisis proksimat, kadar air terdiri dari kadar air total dan kadar air lembab. Kadar air total tertinggi  diperoleh  pada  briket  arang  tongkol  jagung  yaitu  sebesar  29,0915%,  sedangkan  kadar  air total  yang  paling  rendah  diperoleh  pada  briket  arang  sekam  padi  yaitu  sebesar  5,6025%.  Hal  ini disebabkan karena pada arang tongkol jagung memiliki ukuran yang paling halus yang menyebabkan pori-pori arang semakin besar sehingga arang tersebut akan lebih mudah menyerap air dari udara dan memberikan penambahan air di dalam arang. Jika  dilihat dari kadar air total, briket arang sekam padi memiliki kualitas paling baik dibandingkan briket arang lainnya.
Kadar  air  lembab  terendah  diperoleh  pada  briket  arang  kulit  singkong  yaitu  sebesar  0,3833%, sedangkan  kadar  air  lembab  tertinggi  diperoleh  pada  briket  arang  tongkol  jagung  yaitu  sebesar 2,412%.  Pada  umumnya,  kadar  air  lembab  yang  tinggi  akan  menurunkan  nilai  kalor  dan  laju pembakaran.  Briket  yang  mengandung  kadar  air  yang  tinggi  akan  mudah  hancur  serta  mudah ditumbuhi jamur.
Kadar  air  total  dan  kadar  air  lembab  mempengaruhi  kualitas  briket  yang  dihasilkan.  Kadar  air pada briket diharapkan serendah mungkin agar dapat menghasilkan nilai kalor yang tinggi dan akan menghasilkan briket yang mudah dalam penyalaan atau pembakaran awalnya. Semakin rendah kadar air,  semakin  tinggi  nilai  kalor  dan  daya  pembakarannya.  Sebaliknya,  briket  dengan  kadar  air  yang tinggi  akan  menyebabkan  nilai  kalor  yang  dihasilkan  briket  tersebut  menurun.  Hal  ini  disebabkan energi yang dihasilkan akan banyak teresap untuk menguapkan air.

## Kadar Zat Terbang
Kadar  zat  terbang  pada  suhu  950ºC  adalah  zat  yang  dapat  menguap  sebagai  hasil  karbonisasi senyawa-senyawa  yang  masih  terdapat  di  dalam  briket  arang  selain  air,  karbon  tertambat  dan  abu. Kadar  zat  terbang  terendah  diperoleh  pada  briket  arang  sekam  padi  yaitu  sebesar  7,6057%  dan tertinggi pada briket arang tongkol jagung yaitu sebesar 24,9115%. Pada penelitian sebelumnya [17] kadar  zat  terbang  dengan  suhu  karbonisasi  380 o C  menghasilkan  15,632%.  Hal  ini  menunjukkan semakin tinggi suhu karbonisasi, kadar zat terbang yang dihasilkan semakin besar. Tinggi rendahnya volatile matter banyak dipengaruhi oleh tidak optimalnya proses karbonisasi. Tujuan karbonasi untuk menguraikan senyawa hidrokarbon seperti selulosa dan hemiselulosa agar menjadi karbon murni.
Semakin besar suhu dan waktu dalam proses pengarangan maka semakin banyak zat terbang yang terbuang  sehingga  pada  saat  pengujian  kadar  zat  terbang  akan  diperoleh  kadar  zat  terbang  yang rendah.  Tinggi  rendahnya  kadar  zat  terbang  juga  mempengaruhi  briket  arang  mudah  terbakar  atau tidak,  dimana  semakin  tinggi  kadar  zat  terbang  maka  semakin  mudah  briket  arang  terbakar.  Pada penelitian ini, briket arang yang  mudah terbakar karena memiliki kadar zat terbang tertinggi adalah briket arang tongkol jagung.

## Kadar Abu
Kadar abu yang dihasilkan dari penelitian ini yaitu berkisar antara 0,8-2,4%. Hasil yang diperoleh pada  briket  arang  limbah  pertanian  ini  sesuai  dengan  SNI  01-6235-2000  yaitu  kadar  abu  briket maksimal 8%.
Kadar  abu  tertinggi  diperoleh  pada  briket  arang  sekam  padi  yaitu  sebesar  2,3159%,  sedangkan kadar  abu  terendah  diperoleh  pada  briket  arang  kulit  singkong  yaitu  sebesar  0,8452%.  Pada penelitian sebelumnya [16] dengan campuran bahan perekat 10% menghasilkan kadar abu terendah sebesar 1,235%. Hal ini menunjukkan semakin banyak campuran perekat, kadar abu yang dihasilkan semakin kecil.
Kadar  abu  yang  tinggi  akan  menimbulkan  kerak  serta  dapat  menurunkan  kualitas  briket  yang dihasilkan  karena  dapat  menurunkan  nilai  kalor  dan  laju  pembakaran  dari  briket.  Oleh  karena  itu, pada  pembuatan  briket  sebisa  mungkin  memiliki  kandungan  abu  yang  sangat  rendah.  Apabila dikaitkan dengan kadar air dan nilai kalor briket terlihat bahwa pada perlakuan briket yang memiliki kadar abu yang rendah, juga memiliki kadar air yang rendah, sehingga briket tersebut memiliki nilai
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
kalor yang tinggi. Pada penelitian ini, briket yang memiliki kualitas baik karena memiliki kadar abu yang rendah yaitu briket arang kulit singkong.

## Kadar Karbon tertambat
Kadar karbon tertambat ( fixed carbon ) dipengaruhi oleh perubahan kadar abu, kadar air, dan zat volatile  matter briket  arang  dari  limbah  pertanian  ini.  Kadar fixed  carbon yang  dihasilkan  berkisar antara  71-90%.  Kadar fixed  carbon tertinggi  yaitu  pada  briket  arang  sekam  padi  sebesar  89,4496% dan kadar fixed carbon terendah yaitu pada briket arang tongkol jagung sebesar 71,442%. Penelitian ini tidak dilakukan uji XRF sehingga tidak diketahui kandungan silika yang terkandung pada briket arang sekam padi.
Kadar  karbon  tertambat  ( fixed  carbon )  yang  tinggi  menunjukkan  kualitas  arang  yang  baik. Semakin  tinggi  nilai  kadar  kabon  terikat,  maka  kualitas  arang  akan  semakin  baik.  Begitupun sebaliknya,  semakin  rendah  nilai  karbon  tertambat  maka  kualitas  arang  akan  semakin  buruk.  Pada penelitian  ini,  briket  arang  yang  paling  baik  dengan  kadar  karbon  tertambat  tertinggi  adalah  briket arang sekam padi. Sedangkan briket arang yang kurang baik dengan kadar karbon tertambat terendah adalah briket arang tongkol jagung.

## KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini,  yang  memiliki  kualitas  briket  arang  terbaik  adalah  kulit  singkong  karena memiliki  kadar  air  yang  terendah  yaitu  sebesar  0,3833%  dan  kadar  abu  terendah  yaitu  sebesar 0,8452%.  Sementara,  kualitas  terburuk  adalah  tongkol  jagung  karena  memiliki  kadar  air  tertinggi yaitu sebesar 2,412 % dan kadar karbon tertambat terendah yaitu sebesar 71,442 %.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih  kepada  Jurusan  Fisika  Material  Fakultas  Matematika  Dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam dan  Balai  Penelitian  Teknologi  Mineral  –  LIPI  yang  telah  memberikan  tempat  untuk  melakukan penelitian ini serta kepada pihak-pihak yang telah mendukung dan membantu dalam menyelesaikan penelitian ini.

## REFERENSI
[1] Santosa,  Iwan.  2004,  25  September.  Revolusi  Energi  atau  Mati. Energi  LIPI  [Online]. Diakses pada tanggal 18 Februari 2017.
[2] Risna.  2016.  Pengaruh  Tekanan  Dan  Ukuran  Partikel  Terhadap  Kualitas  Briket  Arang Cangkang Coklat. Universitas Halu Oleo. Kendari.
[3] Setiawan.  2007.  Memanfaatkan  Kotoran  Ternak,  Solusi  Masalah  Lingkungan  Dan Pemanfaatan Energi Alternatif. Penebar Swadaya. Depok.
[4] Sinurat,  E.  2011.  Studi  pemanfaatan  briket  kulit  jambu  mete  dan  tongkol  jagung  sebagai bahan bakar alternatif. Universitas Hasanuddin. Makassar.
[5] Elfiano, E., Subekti, P., dan Sadil, A. 2014. Analisa Proksimat Dan Nilai Kalor Pada Briket Biomassa Limbah Ampas Tebu Dan Arang Kayu. Jurnal Aptek . Vol. 6 No. 1 pp. 58
[6] Delly, J dan Saputra, N. 2014. Proses Pembuatan Briket Berbasis Kulit Singkong Dan Kajian Eksperimen  Parametris  Pengaruh  Bahan  Perekatnya  Terhadap  Nilai  Kalor  Dan  Laju Pembakaran. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin . Vol. 6, No. 1. Hal. 4
[7] SNI 13-3477-1994 : Analisis Kadar Air Lembab dari Contoh Batubara Kering Udara.
[8] SNI 13-3478-1994 : Analisis Kadar Abu Contoh Batubara.
[9] SNI 13-3999-1995 : Analisis Kadar Zat Terbang ( Volatile ) Contoh Batubara.
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA
[10] SNI 13-3479-1994 : Analisis Kadar Karbon Tertambat Contoh Batubara.
[11] Sipahutar,  D.  2010. Teknologi  Briket  Sekam  Padi .  Badan  Pelayanan  Perizinan  Terpadu. Riau.
[12] Subekti.  2006.  Produksi  Etanol  dari  Hidrolisat  Fraksi  Selulosa  Tongkol  Jagung  oleh Saccharomyces Cerevisiae. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
[13] BPS.  2015.  Produksi  Padi,  Jagung,  dan  Kedelai. Berita  Resmi  Statistik .  No.  28/03/Th. XVIII, 2 Maret 2015.
[14] Nugraha, J. R. 2013. Karakteristik Termal Briket Arang Ampas Tebu dengan Variasi Bahan Perekat Lumpur Lapindo. Skripsi . Universitas Jember. Jember.
[15] Mahmud,  Z  dan  Ferry,  Y.  2005.  Prospek  Pengolahan  Hasil  Samping  Buah  Kelapa. Perspektif . Vol. 4, No. 2. Hal 55-63.
[16] Moeksin,  R.,  M.  T.,  dan  Kunchoro,  A.  2015.  Pengaruh  Komposisi  Pembuatan  Biobriket dari Campuran Serbuk Gergaji, Kulit Singkong, dan Batubara terhadap Nilai Pembakaran. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 21, No. 4. Hal 19-26.
[17] Surono, U. B. 2010. Peningkatan Kualitas Pembakaran Biomassa Limbah Tongkol Jagung sebagai  Bahan  Bakar  Alternatif  dengan  Proses  Karbonisasi  dan  Pembriketan.  Jurnal Rekayasa Proses. Vol. 4, No. 1. Hal 13-18.

## .
.
Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya http://doi.org/10.21009/SPEKTRA