## PEMBUATAN BIOBRIKET DARI  LIMBAH BOTTOM ASH P L T U  DENGAN BIOMASSA CANGKANG KOPI
Budi Gunawan Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: budi.gunawan02@gmail.com

## Sugeng Slamet
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: sugeng_hanun@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  membuat  biobriket  dari bottom  ash limbah  batu  bara  PLTU  PT  Pura Barutama  dengan  biomassa  cangkang  kopi.  Pengujian  yang  akan  dilakukan  meliputi;  kadar  karbon,  kandungan sulfur oksida, kadar abu dan airnya. Metode pembuatan dengan mencampur bottom ash dengan bomassa cangkang kopi menggunakan pengikat tetes tebu. Variasi perbandingan antara bottom ash dan biomassa adalah; 50:50, 60:40 dan  70:30.  Pengujian  kadar  karbon  dan  kandungan  sulfur  oksida  menggunakan  SEM  ( Scanning  Electron Microscope ). Hasil pengujian menggunakan menunjukkan pada komposisi bottom ash yang sedikit bisa menaikkan kadar karbon dan menurunkan kandungan sulfur oksida. Kadar karbon naik rata-rata 7.25%. Pada pengujian kadar air naik rata-rata 3.93%. Sedangkan pengujian kadar abu menunjukkan kenaikan rata-rata 11.09%
Kata kunci: cangkang kopi, karbonisasi, biomassa, biobriket, bottom ash .

## ABSTRACT
The  purpose  of  this  research  is  create  biobriket  from  bottom  ash  coal  waste  from  PLTU  PT  Pura Barutama with biomass coffee shell. Testing will be done include; the levels of carbon, oxides of sulphur, ash and water levels.  Method of making with the mixing of bottom ash with a coffee  shell bomassa use fastener  molasses.  The  variation  comparison  of  bottom  ash  and  biomass  are;  50:50,  60:40  and  70:30. Testing  the  levels  of  carbon and  sulphur  oxides  using SEM  (Scanning  Electron  Microscopy).  Using  the test  results  showed  the  composition  of  the  bottom  ash  are  a  little  carbon  levels  could  raise  and  lower sulphur oxides. Carbon levels rose an average of 7.25%. On testing the water levels rose an average of 3.93%. While testing the levels indicate the average rise 11%.
Keywords: a coffee shell, carbonization, biomass, biobriket, bottom ash.

## 1. PENDAHULUAN
Krisis  energi  di  negara  kita  kian  menjadi.  Mulai  dari  naiknya  harga  BBM,  hingga  harga  sembako  yang melambung karena terkena imbas krisis energi ini. Hal yang seperti ini terkadang membuat orang frustasi. Akan tetapi, jika kekreatifitasan tidak mati, solusi itu pasti ada. Jika kita lihat disekitar kita ada sampah-sampah organik, sampah-sampah  tersebut  dapat  dimanfaatkan  sebagai  energi  yang  terbarukan.  Solusi  itu  bernama  biobriket. Biobriket itu sendiri adalah sampah pertanian (biomassa) yang diarangkan lalu dipress hingga menjadi blok yang padat.
Faktor-faktor yang menentukan karakteristik pembakaran biobriket adalah kecepatan pembakaran, nilai kalor, berat jenis dan banyaknya polusi atau senyawa volatil yang dihasilkan. Biomassa dan batubara adalah bahan bakar padat yang memiliki karakteristik yang berbeda. Batu bara memiliki kandungan karbon dan nilai kalor tinggi, kadar abu sedang serta kandungan senyawa volatil rendah. Sementara, biomasa memiliki kandungan bahan volatil tinggi namun  kadar  karbon  rendah.  Kadar  abu  biomasa  tergantung  dari    jenis  bahannya,  sementara  nilai  kalornya tergolong sedang. [1]
Potensi limbah biomassa di Indonesia dibagi bagi dalam beberapa sektor, yaitu sektor tanaman   pangan yang terutama adalah padi, jagung,  kacang-kacangan, dan kedelai. Kemudian sektor perkebunan adalah  tebu,  kelapa sawit,  kelapa,  karet,  kopi dan  coklat. Sumber energi alternatif  dari biomassa  perlu  mendapatkan prioritas  karena Indonesia sebagai negara agraris banyak menghasilakan limbah pertanian.  Penggunaan biomassa sebagai energi alternatif memiliki keuntungan yaitu tersedia melimpah, murah, serta teknologinya mudah. [2]
Disatu  sisi,  salah  satu  potensi  lokal  Kudus  adalah  penghasil  kopi,  terutama  di  daerah  pegunungan  Muria. Dengan  banyaknya  kopi  yang  dihasilkan  pada  pengolahan  selanjutnya  tentunya  banyak  pula  dihasilkan  limbah yang berupa kulit/cangkang kopi. [3]
Bahan organik yang berasal dari sampah pertanian, seperti kulit kopi, dapat dimanfaatkan sebagai   salah satu sumber alternatif energi. Kulit kopi memiliki nilai kalor yang tinggi, kadar air yang rendah, serta kandungan sulfur yang cukup rendah. [4]
Disamping itu, potensi lokal lainya yang bisa dimanfaatkan adalah adanya PLTU PT. Pura Barutama yang banyak  menghasilkan  limbah bottom  ash sebagai  sisa  pembakaranya.  Saat  ini  PLTU  PT  Pura  Barutama membutuhkan batubara sekitar 350 ton/hari.[5].
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU)  dan  cerobong-cerobong  industri  yang  menggunakan  batu  bara menghasilkan sisa pembakaran berupa limbah padat abu dasar ( bottom ash ) dan abu terbang ( fly ash ). Penentuan unsur  pada  limbah  tersebut  secara  kualitatif  dan  kuantitatif  merupakan  langkah  awal  untuk  engevaluasi  dampak terhadap lingkungan terkait dengan risiko kontaminasi lingkungan dan biologis. [6]
Komponen pembentuk batu bara berdasarkan analisis proksimat terdiri dari: air lembab ( Moisture = M), abu ( Ash = A), materi mudah menguap ( Volatile Matter = VM), karbon tertambat ( Fixed Carbon = FC). Komponen volatile adalah kandungan yang mudah menguap kecuali moisture . Penguapan terjadi pada temperatur tinggi tanpa adanya udara ( pyrolysis ), umumnya adalah senyawa-senyawa organik, gas CO 2 , dan gas SO 2 yang terdapat pada batubara. Abu batu bara yang merupakan limbah dari proses pembangkit tenaga listrik tersebut dapat berupa abu terbang  dan  abu  dasar.  Abu  tesebut  kemudian  dipindahkan  kelokasi  penimbunan  abu  dan  terakumulasi  dilokasi tersebut dalam jumlah yang sangat banyak. Dengan bertambahnya jumlah abu batu bara, maka perlu usaha usaha untuk memanfaatkan limbah padat tersebut. Abu batubara sebagai limbah abu padat hasil proses pembakaran terdiri dari 20% abu terbang dan 80% abu dasar secara mineralogi yang tersusun dalam fasa amorf, kristalin dan memiliki daya rekat dengan komposisi kimia utama SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, dan komposisi pendukung CaO, NaO dan Fe 2 O 3 . Abu batu bara mengandung SiO 2 = 58,75%, Al 2 O 3 = 25,82%, Fe 2 O 3 = 5,30% CaO = 4,66%, alkali = 1,36%, MgO = 3,30% dan bahan lainnya = 0,81%.. Beberapa logam berat yang terkandung dalam abu batubara seperti tembaga (Cu), timbal (Pb), seng (Zn), kadmium (Cd), chrom (Cr). [7]
Abu  dasar  memiliki  warna  gelap,  dengan  ukuran  butiran  kasar,  sementara  abu  terbang  berwarna  terang dengan butiran yang halus. Abu batu bara mempunyai ukuran partikel dalam beberapa mikron dengan komposisi pembentukan  komposisi  kimia  terdiri  dari  SiO 2 ,  Fe 2 O 3 ,  Al 2 O 3 ,  dan  MgO  dengan  mineral  tambahan  mullite (Al 6 Si 2 O 13 ) dan magnite (Fe 3 O 4 ).
Untuk memanfaatkan limbah tersebut, dalam penelitian ini akan mencoba memanfaatkan limbah dari PLTU yang  berupa  bottom  ash  dan  biomassa  cangkang  kopi  menjadi  bio  briket  yang  bisa  dimanfaatkan  pengguna rumahan sebagai bahan bakaralternatif.
Biobriket  memiliki tingkat emisi  yang jauh lebih rendah  ketimbang  minyak tanah,  menjadikannya  sumber energi substitusi yang lebih aman bagi kesehatan. Hasil uji Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) menunjukkan pembakaran 1 kg briket selama 2-3 jam hanya menghasilkan tingkat emisi karbonmonoksida (C0) rata-rata 106 ppm. Sementara minyak tanah 250-390 ppm, atau tiga kali lipatnya. Biobriket batubara juga hanya menciptakan  emisi  nitrogen  monoksida  (NO)  dengan  konsentrasi  amat  kecil  lantaran  tidak  dibakar  dalam temperatur amat tinggi. Sementara tingkat emisi sulfur dioksida (SO 2 ) briket rata-rata di bawah satu persen, angka yang  aman  untuk  kesehatan,  mengingat  kandungan  sulfur  batu  bara  Indonesia  rendah.  Makanan  yang  dimasak dengan menggunakan kompor briket batubara tidak memiliki resiko besar terhadap kanker.

## 2. METODE
Bagan alur penelitian ditunjukkan pada gambar 1. Bahan baku dalam penelitian ini diggunakan bahan bottom ash yang  berasal  dari  pembakaran  batubara  yang  tidak  sempurna.  Untuk  mengikat  partikel  arang  biomassa  dan bottom ash menggunakan tetes tebu. Untuk menghasilkan produk specimen biobriket dilakukan proses karbonisasi biomassa melalui proses pemanasan dengan temperatur sebesar 300 o C dalam bejana tertutup yang memungkinkan oksigen sangat sedikit.
Jenis pengujian yang dilakukan meliputi; pengujian kandungan karbon dan sulfur oksida menggunakan SEM, pengujian  kadar  air  dan  pengujian  kadar  abu.  Komposisi bottom  ash dan  biomassa  digunakan  variasi  sebagai berikut 50:50, 60:40 dan 70:30. Proses fabrikasi biobriket yang dilakukan meliputi: pengeringan bahan, karbonisasi, penggilingan menjadi serbuk, pengayakan, blending dan mixing, dan pengepresan dengan perbandingan kompaksi 4:2.

## Gambar 1. Alur Penelitian
Gambar 2. Unit Reaktor Karbonisasi
Gambar 3. Cetakan Biobriket
Volume  cetakan  70,65  cm 3 ,  untuk  menentukan  komposisi  berat  masing-masing  komponen  dinyatakan dengan:
(1)
Selanjutnya specimen biobriket dilakukan pengujian meliputi :
1. Pengujian  kandungan  senyawa  karbon  dan  sulfur  menggunakan  alat scanning  electron  microscope (SEM).
2. Pengujian kadar air
Kadar air dari specimen di kadar air dengan rumus sebagai berikut:
(2)
(3)
Kadar air sesungguhnya =
(4)
3. Pengujian kadar abu
(5)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan  volume  tabung  menghasilkan  volume  briket  sebesar  70,65  cm 3 .  Volume  briket  tersebut selanjutnya digunakan untuk menghitung  massa biomassa dan bottom ash dengan prosentase perbandingan  50:50,
60:40, dan 70:30. Massa jenis arang cangkang kopi 0.34 g/cm 3 dan bottom ash  1.28 g/cm 3 .

## Tabel 1. Pengujian komposisi biobriket
Komposisi biomassa- bottom ash (%) Kadar Carbon (%) Sulfur Oksida (%) Kadar Air (%) Kadar Abu (%) 50 : 50 71.86 1.47 2.93 35.09 60 : 40 79.4 3.33 4.18 40.25 70 : 30 88.67 1.08 4.7 47.92
Tabel  1  menunjukkan  adanya  pengaruh  yang  signifikan  terhadap  penambahan  biomassa  terhadap peningkatan kadar carbon pada briket campuran dengan bottom ash.

## Gambar 4. Grafik Komposisi Biomassa vs Kadar Carbon
Pada  gambar  4  menunjukkan  bahwa  prosentase  kadar  carbon  meningkat  seiring  dengan meningkatanya komposisi biomassanya, kadar karbon ini mempengaruhi nilai panas dari biobriket.

## Gambar 5. Grafik Komposisi Biomassa vs Kadar Sulfur
Penggunaan  batu  bara  sangat  beresiko  bagi  kesehatan  makhluk  hidup,  hal  ini  dikarenakan  kadar sulfur yang terkandung pada batu bara mencapai 3,5%. Oleh karena itu penggunaan bottom ash sebagai campuran  dalam  biobriket  juga  perlu  dilakukan  pengujian  kadar  sulfur  oksida  (SOx).  Hal  ini  untuk memastikan  bahwa  kadar  belerang  yang  ada  masih  relatif  aman  jika  biobriket  ini  digunakan  manusia. Pada gambar 5 diatas menunjukkan penambahan biomassa cangkang kopi menurunkan kadar SOx hingga 1,08 % pada komposisi 70:30. Kadar belerang dalam bakar mampu dapat meningkatkan nilai panasnya.

## Gambar 6. Grafik Komposisi Biomassa vs Kadar Air
Pengujian kadar air terhadap komposisi bahan baku briket sebagaimana ditunjukkan pada gambar  6 menunjukkan bahwa prosentase kadar air meningkat dengan meningkatnya komposisi biomassa. Air yang terkandung dalam bahan bakar padat terdiri dari:
a. Kandungan air internal atau air kristal, yaitu air yang terikat secara kimiawi.
b. Kandungan   air   eksternal   atau   air   mekanikal,   yaitu   air   yang   menempel   pada  permukaan bahan dan terikat secara fisis atau mekanis.
Air  dalam    bahan    bakar  merupakan    uap  air  yang    bercampur    dengan    bahan  bakar  tersebut.  Air yang  terkandung  dalam  bahan  bakar  menyebabkan  penurunan  mutu  bahan bakar karena:
a. Menurunkan nilai kalor dan memerlukan sejumlah kalor untuk penguapan
b. Menurunkan titik nyala
c. Memperlambat proses pembakaran, dan menambah volume gas buang
Hasil  pengujian  kadar  air  menunjukkan  hasil  yang  bervariatif,  namun  jika  dikaitkan  dengan  nilai karbon  yang  sangat  berpengaruh  terhadap  nilai  panas  maka  komposisi  60:40  menunjukkan  nilai  yang cukup signifikan. Biobriket campuran bottom ash dan arang cangkang kopi rata-rata 3,93%.

## Gambar 7. Grafik Komposisi Biomassa vs Kadar Abu
Gambar 7. Menunjukkan peningkatan kadar abu untuk semua komposisi campuran bottom ash dan biomassa.  Biomassa  arang  cangkang  kopi  mengalami  kenaikan  rata-rata  11,09%.  Nilai  kadar  abu biobriket menunjukkan nilai linearitas, dimana penambahan biomassa sangat mempengaruhi penambahan prosen  kadar  abu  yang  terbentuk.  Hasil  pengamatan  menggunakan  SEM  dari  berbagai  komposisi biomassa dan bottom ash sebagaimana ditunjukkan gambar 8, 9 dan 10.
Gambar 8. Pengamatan SEM Pada Sampel Dengan Komposisi 50:50
Gambar 10. Pengamatan SEM Pada Sampel Dengan Komposisi 70:30

## 4. KESIMPULAN
1) Kadar  carbon  campuran  bottom  ash  dengan  biomassa  arang  cangkang  kopi  naik  rata-rata  7.25% Sedangkan senyawa sulfur oksida (SOx) pada biobriket menunjukkan prosentase berbeda, komposisi terendah pada campuran biobriket 70 : 30.
2) Kadar air campuran bottom ash dengan biomassa cangkang kopi naik rata-rata 3.93%. Sedangkan kadar abu biomassa cangkang kopi naik rata-rata 11.09%.
3) Proses  karbonisasi  pada  bahan  baku  biobriket  mampu  menurunkan  prosentase  senyawa  berbahaya khususnya SOx yang terkandang dalam limbah batu bara.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada; DP2M DIKTI yang telah memberi pendanaan pada penelitian ini dalam skim Hibah Bersaing tahun 2015 dengan nomor kontrak 008/K6/KM/SP2H/PenelitianBatch-1/2015. Laboratorium Teknik  Mesin  Universitas  Muria  Kudus  dan  Laboratorium  Thermofluida  Universitas  Diponegoro  yang  telah memberi fasilitas kegiatan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Jamilatun S. Sifat-Sifat penyalaan dan pembakaran briket biomassa, briket batubara dan arang kayu. J Rekayasa Proses 2012;2:37–40.
[2] Muzi  I,  Mulasari  SA.  Perbedaan  konsentrasi  perekat  antara  briket  bioarang  tandan  kosong  sawit dengan briket bioarang tempurung kelapa terhadap waktu didih air. J Kesehat Masy J Public Health 2014;8.
[3] Potensi  Daerah.  Kabupaten  Kudus  2015.  https://sudrajat7.wordpress.com/perkebunan/  (accessed September 12, 2015).
[4] Sudarsono PER, Warmadewanthi I. Eco-briquette dari komposit kulit kopi, lumpur ipal pt sier, dan sampah plastik ldpe n.d.
[5] Harian  Umum  Suara  Merdeka  2015.  http://www.suaramerdeka.com/harian/0312/24/dar21.htm (accessed September 12, 2015).
[6] Lestiani DD, Santoso M, Adventini N. Karakteristik unsur pada abu dasar dan abu terbang batu bara menggunakan analisis aktivasi neutron instrumental. J Sains Dan Teknol Nukl Indones 2013;11.
[7] Karo-Karo P, Sembiring S. Coal Ash Characteristic from Bukit Asam as Raw Material for Ceramics Production. J ILMU DASAR 2008;9.