Bab Ii
Bab Ii
Bab Ii
Abstrak
Limbah kulit kopi termasuk salah satu bagian dari biomassa yang sampai sekarang
masih belum dimanfaatkan dengan optimal sehingga perlu perlakuan yang tepat
agar menjadi lebih bermanfaat salah satunya dapat diolah menjadi energi alternatif
sebagai briket. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik
briket limbah kulit kopi dengan perekat sagu. Metode pada penelitian ini
menggunakan metode eksperimen. Parameter karakteristi meliputi kadar abu,
kadar air, nilai kalor, density, laju pembakaran dan kadar zat mudah menguap.
Adapun proses pembuatan briket pada penelitian ini melalui lima tahap yaitu
karbonasi, pembuatan serbuk dan pengayakan, pencampuran arang dan perekat,
pencetakan briket, dan pengeringan briket. Jumlah perekat sagu yang digunakan
untuk semua sampel sama sebesar 30% dengan variasi limbah kulit kopi sebesar
90%, 70%, 50% dan 30%.
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
bakar minyak mengantarkan Indonesia pada krisis energi yang cukup serius dan
salah satu cara untuk mengurangi ketergantungan atas energy fosil adalah dengan
terpasang 0,084 Gw, dari data ini menunjukan bahwa potensi energi biomassa
sangat besar dan belm optimal digunakan sebagai sumber energi alternatif yang
dapat diperbaharui.Salah satu limbah biomassa yang potensial dan jumlah nya
sebagai pupuk padahal kulit kopi ini sangat baik jika dijadikan sebagai bahan
bakar (arang dari klit kopi).perlu diketahui , dalam 3 ton kopi hanya akan
diperoleh 1 ton biji kopi siap olah, selebihnya adalah limbah kulit kopi yang akan
2
dibuang begitu saja (Djafar, 2008). Dari data Badan Pusat Statistik Nasional
tahun 2007 menunjukan bahwa produksi kopi terus meningkat sejak tahun 2003
sebesar 430.000 ton menjadi 439.000 ton, tahun 2005 dan tahun 2006 sebesar
443.000 ton.diperkirakan pada tahun 2010 akan meningkat sebesar 463.000 ton
dan di tahun 2020 sebasar 514.000 ton. Jika produksi kopi sebesar itu, dapat
diperkirakan potensi kulit kopi yang menjadi limbah 2/3 dari produksi yang
dihasilkan. Dengan kata lain, sampai pada tahun 2020 limbah kulit kopi yang
kulit tersebut diolah menjadi suatu padatan atau biasa disebut “briket”. Briket
yang terbuat dari bahan bakar padat dan campuran biomassa ini, merupakan
bahan bakar padat alternatif atau pengganti minyak tanah yang paling murah dan
dapat dikembangkan secara missal dalam waktu yang relative singkat mengingat
1. Sumber energi ini dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatntya yang
renewable resources.
2. Sumber energi ini relative tidak mengandung unsure sulfur sehingga tidak
enyebabkan [olusi udara sebagaimana yang terjadi pada bahan bakar fosil.
limbah pertanian.
3
Berdasarkan hal diatas, maka peneliti melakukan penelitian tentang
pengolahan limbah kulit kopi menjadi briket sebagai salah satu bahan bakar
alternatif.
(2000) dalam (Maarif, 2004) kekuatan perekat dipengaruhi oleh faktor sifat
perekatnya sendiri dan tingkat penyesuaian antara Janis bahan perkat dengan
terbesar yang terdapat dalam tepung sagu adalah pati yang dimana patih sagu ini
mengandung 28% amilosa dan 72% amilopektin dan sagu juga cukup potensial
untuk digunakan bahan perekat, Sulawesi Tenggara merupakan slah satu daerah
B. Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini yaitu bahan yang digunakan untuk
pembuatan briket adalah limbah kulit kopi arrabica yang berada dari Kota
Kendari. Perekat yang digunakan adalah sagu dengan perbandingan arang dan
perekat sagu adalah 9:3. Arang yang digunakan adalah hasil pengayakan dengan
menggunakan ayakan 70-80 mesh. Karakteristik briket yang diuji adalah kadar
air, kadar abu, volatile metter, fixed carbon, nilai kalor, waktu dan uji nyala.
C. Rumusan Masalah
berikut :
4
1. Bagaimana kondisi karbonasi kulit kopi yang tepat ?
kulit kopi?
D. Tujuan Penelitian
kulit kopi.
E. Manfaat Penelitian
yang dibuat dari arang limbah kulit kopi dan untuk menambah nilai guna kulit
kopi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Kulit Kopi
Buah kopi terdiri dari epikarp yang disebut juga dengan kulit buah,
merupakan bagian terluar dari buah kopi, mesokarp disebut juga dengan
kandungan air yang cukup tinggi, endocarp atau kulit tanduk merupakan kulit
disebut dengan kulit ari merupakan kulit yang paling tipis dan menempel
pada kulit kopi dan endosperm atau keeping biji, merupakan bagian buah
5
kopi yang diambil dan dimanfaatkan untuk diolah menjadi kopi bubuk
sebagai pupuk padahal kulit kopi ini sangat baik jika dijadikan sebagai bahan
bakar (arang dari klit kopi).perlu diketahui , dalam 3 ton kopi hanya akan
diperoleh 1 ton biji kopi siap olah, selebihnya adalah limbah kulit kopi yang akan
dibuang begitu saja (Djafar, 2008). Dari data Badan Pusat Statistik Nasional
tahun 2007 menunjukan bahwa produksi kopi terus meningkat sejak tahun 2003
sebesar 430.000 ton menjadi 439.000 ton, tahun 2005 dan tahun 2006 sebesar
443.000 ton.diperkirakan pada tahun 2010 akan meningkat sebesar 463.000 ton
dan di tahun 2020 sebasar 514.000 ton. Jika produksi kopi sebesar itu, dapat
diperkirakan potensi kulit kopi yang menjadi limbah 2/3 dari produksi yang
dihasilkan. Dengan kata lain, sampai pada tahun 2020 limbah kulit kopi yang
B. Biomassa
berasal dari tumbuhan, hewan, produk dan limbah industri budidaya (pertanian,
atom karbon (C). Biomassa secara garis besar tersusun dari selulosa dan lignin
6
(sering disebut lignin selulosa) (Arni dkk., 2014). Komponen utama tanaman
biomassa adalah karbohidrat (berat kering kira-kira sampai 75%), lignin (sampai
Biomassa merupakan produk fotosintesis, dimana sel hijau daun menyerap energi
matahari dan mengkonversi karbon dioksida dengan air menjadi suatu senyawa
karbon, hidrogen, dan oksigen. Senyawa tersebut menyerap energi yang dapat
dikonversi menjadi produk lain. Hasil konversi senyawa tersebut dapat berbentuk
arang atau karbon, alkohol kayu, ter, dan sebagainya (Risna, 2016).
bakar fosil (minyak bumi) karena beberapa sifatnya yang menguntungkan yaitu,
C. Briket Arang
Briket arang adalah arang yang diubah bentuk, ukuran dan kerapatannya
Bahan bakar padat ini merupakan bahan bakar alternatif atau merupakan
pengganti bahan bakar menjadi produk yang lebih praktis dan penggunaannya
sebagai bahan bakar. minyak yang paling murah dan dimungkinkan untuk
peralatan yang digunakan relatif sederhana (Husada, 2008). Daya tarik pada briket
adalah kualitas briket sebagai bahan bakar yang meliputi sifat fisik dan kimia
7
termasuk nilai kalor yang dihasilkan dapat diatur melalui karakteristik briket
meliputi kepadatan, ukuran briket, kuat mampat, dan kandungan air. Sehingga
briket adalah bahan bakar padat yang dapat digunakan sebagai sumber energi
sebagai bahan bakar, dilihat dari kadar air, kadar volatile matter, kadar abu, nilai
kalor. Kualitas standar briket arang dengan bahan kayu seperti pada Tabel 2.2.
3. Secara fisik briket harus kuat dan tidak mudah pecah jika ditransportasikan.
4. Kadar air, tidak berjamur atau tidak mengalami degradasi jika disimpan
Sifat fisis dan kimia briket arang Jepang, Amerika, Inggris dan Indonesia
8
Tabel 2.3. Sifat fisis dan kimia briket arang Jepang, Amerika, Inggris dan
Indonesia (Mujiono, 2009).
No. Sifat Jepang Amerika Inggris Indonesia
1. Kadar air (%) 6-8 6,2 3,6 7,57
2. Kadar Abu (%) 3-6 8,3 5,9 5,51
3. Kadar zat menguap(%) 15-30 19-28 16,4 16,14
4. Kadar karbon terikat (%) 60-80 60 75,3 78,35
3
5. Kerapatan (gr/cm ) 1.0-1.2 1 0,48 0,4407
2
6. Keteguhan tekanan (kg/cm ) 60-65 62 12,7 -
7. Nilai kalor (kal/gr 6000-7000 6230 7289 6914,11
Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Hutan 1999.
D. Tahap Pembriketan
1. Pengarangan (karbonisasi)
Karbon adalah suatu bahan padat yang berpori dan merupakan hasil
hidrokarbon dan senyawa organic lainnya. Dalam istilah kimia ,karbon adalah
karbon aktif yang mengandung 5-15% abu dan sisanya adalah karbon. Selain
unsure karbon yang tinggi ,karbon juga mengandung unsure unsure lain yang
terikat secara kimia seperti nitrogen, hydrogen, belerang, oksigen, dan abu
mineral organik yang bersal dari bahan mentahnya. Karbon ini berbentuk amorf
dicirikan dengan porositas yang tinggi dan luas permukaan yang spesifik antara
suatu sisa yang terdiri atas karbon murni. Pada temperatur 50ºC - 150ºC hanya air
murni yang dilepaskan, pada temperatur 200ºC - 400ºC mulai terjadi proses
9
karbonisasi yaitu dekomposisi atau pembusukan parsihal (Supriyatno dan Merry
panas pada kondisi oksigen yang sangat tidak terbatas terhadap bahan dasar
yang mudah menguap dan karbon mulai membentuk struktur pori-pori. Dengan
penyerapannya masih relatif kecil karena masih terdapat residu tar dan senyawa
lain yang menutupi pori-pori. Bahan dasar hasil karbonasi adalah karbon atau
material yang mudah menguap yang terkandung pada bahan dasar akan hilang.
organik dengan jumlah oksigen yang sangat terbatas, yang menghasilkan arang
Menurut Ndarah (2009), arang yang akan dicetak atau yang dihasilkan dari
Kemudian arang tersebut diayak untuk mendapatkan ukuran partikel arang yang
pencetakan briket .
10
3. Pencampuran Arang dan Perekat
dari perekat pada permukaan partikel arang. Selain itu, menjadi susunan partikel
baik, teratur, dan lebih padat sehingga dalam proses pengempaan pada briket akan
semakin baik. Tahap ini merupakan tahap terpenting mutu briket dengan kualitas
baik. Perekat adalah suatu zat atau bahan yang memiliki kemampuan untuk
kompaksi rendah dengan menggunakan bahan pengikat tanah liat, bentonit serta
penghasil pati dan energi. Selain untuk bahan makanan, sagu juga digunakan
sebagai perekat. Secara kimia, pati sagu mengandung 28% amilosa dan 72%
Marsono (2008), perekat tanah liat bisa digunakan sebagai perekat karbon dengan
cara tanah liat diayak halus seperti tepung, lalu diberi air sampai lengket. Namun
penampilan briket arang yang menggunakan bahan perekat ini menjadi kurang
4. Pencetakan Briket
11
Pencetakan arang bertujuan untuk memperoleh bentuk yang seragam dan
daya tahan atau kekompakan briket terhadap pecah atau hancurnya briket jika
diberikan beban pada benda tersebut. Semakin tinggi nilai keteguhan tekan briket
arang berarti daya tahan briket terhadap pecah semakin baik (Triono, 2006).
adalah 50kg/cm². Jika kekuatan pressing lebih dari 150kg/cm², maka terjadi
semakin besar yang memperkuat kekuatan mekanik, tetapi pada kondisi tertentu
12
penambahan penekanan akan merusak struktur bahan dasar yang justru akan
5. Pengeringan Briket
briket dengan oven pada suhu 60°C selama 2 x 24 jam. Pengeringan bertujuan
untuk menghilangkan kadar air briket akibat pencampuran dengan bahan perekat
(Wijayanti, 2009).
1. Kadar Air
Kadar air merupakan salah satu komponen dari bahan bakar padat. Kadar air
bahan bakar padat ialah perbandingan berat air yang terkandung dalam bahan
bakar padat dengan berat kering bahan bakar padat tersebut. Kandungan air dalam
bahan bakar padat terdiri dari air internal/air higroskopis dan air eksternal/air
mekanical Kandungan air akan berpengaruh negatif terhadap nilai kalor dan
Kadar air dapat berpengaruh pada kualitas briket arang, semakin rendah
kadar air semakin tinggi nilai kalor dan daya pembakarannya. Arang mempunyai
Kemampuan menyerap air dipengaruhi oleh luas permukaan dan pori-pori arang
13
dan dipengaruhi oleh kadar karbon terikat yang terdapat pada briket
tersebut.Dengan demikian semakin kecil kadar karbon terikat pada briket arang,
kemampuan briket arang menyerap air dari udara sekelilingnya semakin besar.
amilum yang terlalu banyak di dalam briket akan menyebabkan pori terlalu besar.
Besarnya pori pada briket memudahkan air yang terkandung untuk keluar,
sehingga dengan semakin besarnya komposisi gel amilum dalam briket akan
menyebabkan semakin banyak air keluar melalui pori. Namun di sisi lain, jumlah
air tertambahkan yang terikat di dalam struktur briket dipengaruhi pula oleh
besarnya komposisi gel amilum terha dap briket. Semakin banyak komposisi gel
amilum mengakibatkan semakin banyak pula air yang turut terikat di dalam
2. Kadar Abu
Abu atau disebut dengan bahan mineral yang terkandung dalam bahan bakar
padat yang merupakan bahan yang tidak dapat terbakar setelah proses
pembakaran. Abu adalah bahan yang tersisa apabila bahan bakar padat (kayu)
dipanaskan hingga berat konstan (Earl, 1997). Kadar abu merupakan bagian yang
tersisa dari hasil pembakaran dalam hal ini sisa pembakaran briket arang. Salah
satu unsur penyusunnya adalah silika. Pengaruhnya kurang baik terhadap nilai
kalor briket arang yang dihasilkan. Kadar abu yang tinggi dapat menurunkan nilai
14
Semua briket mempunyai kandungan zat anorganik yang dapat ditentukan
jumlahnya sebagai berat yang ditinggal apabila briket yang dibakar secara
sempurna. Zat yang tertinggal disebut abu. Kandungan abu merupakan ukuran
kandungan material dan berbagai material anorganik di dalam benda uji. Menurut
(Husada, 2008), abu adalah bahan yang sisa misalnya pada kayu, apabila kayu
dipanaskan hingga berat konstan. Kadar abu ini sebanding dengan kandungan
bahan anorganik di dalam kayu. Kadar abu setiap arang berbeda-beda tergantung
jenis bahan baku arang. Arang yang baik memiliki kadar abu sekitar 3%.
Senyawa yang terdapat dalam abu meliputi SiO2, Sl2O3, P2O5, Fe2O3 dan lain-lain
(Raharjo 2005).
3. Nilai Kalor
Nilai kalor merupakan suatu sifat bahan bakar yang menyatakan kandungan
energi pada bahan bakar tersebut. Nilai kalor bahan bakar adalah jumlah panas
yang dihasilkan atau ditimbulkan oleh suatu gram bahan bakar tersebut dengan
meningkatkan temperatur 1gr air dari 3,5oC – 4,5oC, dengan satuan kalori.
Dengan kata lain nilai kalor adalah besarnya panas yang diperoleh dari
pembakaran suatu jumlah tertentu bahan bakar. Semakin tinggi berat jenis bahan
bakar, maka semakin tinggi nilai kalor yang diperolehnya (Wahyudi, 2006).
yang memiliki banyak kandungan volatile matter (zat-zat yang mudah menguap).
Semakin banyak kandungan volatile matter suatu biobriket maka semakin mudah
15
pembakaran dapat diukur dari perubahan berat briket dari sebelum dan sesudah
dibakar dengan lamanya waktu yang dibutuhkan sampai briket menjadi abu. Laju
dipengaruhi oleh struktur bahan, kandungan karbon terikat dan tingkat kekerasan
bahan. Secara teoritis jika kandungan senyawa volatilnya tinggi maka briket akan
1. Laju pembakaran biobriket paling cepat adalah pada komposisi biomassa yang
2. Kandungan nilai kalor yang tinggi pada suatu biobriket saat terjadinya proses
3. Semakin besar berat jenis (bulk density) bahan bakar maka laju pembakaran
akan semakin lama. Dengan demikian biobriket yang memiliki berat jenis yang
besar memiliki laju pembakaran yang lebih lama dan nilai kalor lebih tinggi
dibandingkan dengan biobriket yang memiliki berat jenis yang lebih rendah.
Makin tinggi berat jenis biobriket semakin tinggi pula nilai kalor yang
diperolehnya.
16
Penggunaan biobriket untuk kebutuhan sehari-hari sebaiknya digunakan
biobriket dengan tingkat polusinya paling rendah dan pencapaian suhu maksimal
paling cepat. Dengan kata lain, briket yang baik untuk keperluan rumah tangga
BAB III
METODE PENELITIAN
dan pencetakkan.
Alam Universitas Halu Oleo Kendari, untuk pengujian nilai kalor briket arang
kulit kopi.
B. Jenis Penelitian
17
Penelitian ini merupakan penelitian dalam bidang Fisika Material dan
Energi yang berjudul “Pembuatan Briket dari Limbah kulit kopi (coffea
metode eksperimen.
18
C. Alat dan Bahan
1. Alat penelitian
Alat yang digunakan pada penelitian ini dapat diperlihatkan dalam tabel berikut :
19
No. Nama Alat Spesifikasi Kegunaan
akan dianalisis
2. Bahan penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini dapat diperhatikan dalam tabel berikut:
D. Prosedur Penelitian
Prosedur kerja yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Preparasi sampel
20
Bahan yang disiapkan pada penelitian ini yaitu kulit kopi. Langkah-langkah yang
b. Preparasi Perekat
2. Bahan perekat sagu dijemur dengan cara dikeringkan di bawah sinar matahari untuk
2. Menjemur hingga bahan penyulut benar-benar kering untuk menyalakan api pada proses
karbonisasi.
2. Proses karbonisasi
Limbah kulit Kopi yang telah melalui proses preparasi selanjutnya diarangkan
a. Kulit kopi dimasukkan ke dalam drum kecil yang telah dibuat sebelumnya, sehingga
b. Bahan penyulut dimasukkan ke dalam drum kecil dan bahan penyulut tersebut dinyalakan.
Bahan penyulut ditata di dalam drum besar sehingga drum kecil dapat duduk diketinggian 10
21
d. Diisi kembali bahan penyulut hingga menyelimuti drum kecil pada ketinggian 10cm di atas
e. Dilakukan pengukuran temperatur pada saat drum kecil duduk di dalam drum besar.
f. Di lubang kendali udara pada cerobong, dapat dilihat kulit kopi telah terbakar sempurna atau
belum. Apabila kulit kopi sudah menjadi arang (hitam pekat), berarti pembakaran sempurna.
g. Setelah asap yang keluar dari cerobong tidak lagi pekat, tetapi lebih bening atau jernih, lubang
h. Arang yang telah jadi dikeluarkan dari dalam drum dan didinginkan.
a. Arang kulit kopi yang telah dikeringkan kemudian digerus dengan menggunakan mortar.
c. Diayak menggunakan ayakan berukuran 70 mesh, kemudian ambil serbuk yang lolos
d. Setelah itu diayak lagi menggunakan ayakan berukuran 80 mesh, kali ini serbuk yang
a. Diambil kulit Kopi yang berukuran 70-80 mesh dan disimpan ke dalam cawan serta
b. Arang Kulit Kopi diaktivasi dengan cara memanaskan ke dalam tanur dengan suhu 460oC
22
d. Mengulangi langkah a-c dengan suhu 500oC (12 menit) dan 540oC (12 menit).
Bahan yang disiapkan pada tahap ini adalah serbuk arang Kulit Kopi, sagu sebagai perekat
dan aquades. Langkah-langkah yang dilakukan proses ini adalah sebagai berikut :
b. Ditimbang perekat sagu sebanyak 0,5gr. Jadi berat total serbuk arang Kulit Kopi dan perekat
c. Dicampur serbuk arang Kulit Kopi dan perekat sagu sampai merata.
d. Ditambahkan air yang telah dipanaskan dengan temperature 100⁰C sebanyak 2ml pada
Alat dan bahan yang disiapkan ialah serbuk arang, cetakan briket dan alat kompaksi.
a. Dimasukkan serbuk arang dengan massa lebih dari 5gr ke dalam cetakan briket berbentuk
b. Campuran serbuk arang dikompaksi dan tekanan yang digunakan ialah 34,66kg/cm²,
c. Dikeluarkan briket dari cetakan, maka diperoleh briket serbuk arang Kulit Kopi.
d.
Untuk Proses Pengujian briket dimana penelitian ini dilakukan dengan beberapa
a. Kerapatan
23
Pengujian ini dilakukan dengan mendeterminasi berapa rapat massa briket melalui
perbandingan antara massa briket dengan besarnya dimensi volumetrik briket Kulit Kopi.
𝑚
𝐾𝑒𝑟𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝐵𝑟𝑖𝑘𝑒𝑡 (𝜌) = (3.1)
𝑉𝑡𝑜𝑡
Dimana :
r : Jari-jari (cm)
Langkah-langkah dalam mengukur kadar air diawali dengan menimbang sampel briket
kulit kopi. Kemudian memasukan briket ampas tebu yang telah ditimbang kedalam cawan yang
telah diketahui massa kosongnya (penentuan massa kosong dilakukan dengan memanaskan
cawan pada suhu 105°C selam beberapa jam, kemudian didinginkan lalu ditimbang. Diulangi
sampai diperoleh massa yang konstan). Memasukan cawan yang telah berisi sampel kedalam
oven. Memanaskan cawan pada suhu 105°C selama 3 jam. Setelah beberapa jam mengangkat
cawan yang berisi briket ampas tebu dan memasukan kedalam desikator untuk proses
pendinginan dan agar terhindar dari kontaminasi suhu luar. Menimbang cawan yang berisi briket
ampas tebu yang telah didinginkan dalam desikator. Menghitung kadar air yang terkandung
dalam sampel :
𝑚2 −𝑚3
M (%) = (
𝑚2 −𝑚1
) × 100% (3.3)
24
Keterangan :
Langkah-langkah dalam mengukur kadar abu diawali dengan memasukan sampel briket
kulit kopi ke dalam cawan porselin yang telah di hitung berat kosongnya. Memasukan kedalam
tanur sampel yang telah di letakan pada cawan porsellin. Memanaskan pada suhu 700°C sampai
menjadi abu selama 3 jam. Mengangkat dan didinginkan di dalam desikator. Menimbang cawan
𝑚 −𝑚
AC (%) = (𝑚3−𝑚1) × 100% (3.4)
2 1
Keterangan :
25
1. Sampel briket arang yang telah diketahui kadar airnya dimasukkan kedalam cawan porselin,
5. Dibuka penutup porselin dan ditimbang cawan yang berisi sampel briket arang.
𝑚 −𝑚
VM (%) = (𝑚2−𝑚3 × 100%) −M (%) (3.5)
2 1
Dengan :
m3 :Massa cawan + sampel setelah pemanasan pada suhu 750oC (gram) (Ulfi dkk.,
2016).
Kadar karbon terikat adalah fraksi karbon dalam arang selain fraksi abu, zat mudah
menguap dan air (Earl, 1997 dalam Husada, 2008). Fixed carbon ditentukan dengan persamaan :
Langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan pengujian ini yaitu dengan cara
menyiapkan briket yang hendak diuji, kemudian membakar briket tersebut dan menghitung
waktu sulutnya dengan menggunakan stopwach, dimulai pada saat briket dibakar hingga
26
menghasilkan bara, kemudian menghitung lama nyala briket pada saat terbentuk bara hingga
semua briket menjadi abu dan yang terakhir mengukur temperatur maksimum dengan
27