ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR …eprints.ums.ac.id/55112/11/Manuskrip Publication.pdf · Terhadap Perencanaan Volume Ruang Bakar Ketel Uap Berdasarkan Metode Penentuan

ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA

TERHADAP KORELASI HHV( High Heating Value )

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh:

SYAM WIDIYANTO

D200120020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

1  

ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA TERHADAP KORELASI HHV( High Heating Value )

Abstrak

Bahan bakar biomassa merupakan salah satu bahan alternatif sebagai penganti bahan bakar minyak. Bahan bakar biomassa sangat banyak diperoleh disekitar lingkungan dengan memamfaatkan nilai kalor. Tujuan dari pengujian ini memgetahui nilai kalor dari pengujian dengan tingkat korelasi HHV (High Heating Value) pada penelitian Miun Hu (2015),Mohammed (2013),Yin (2011), Channiwala (2002), Changdong (2005). Berdasarkan pengujian nilai kalor bahan bakar biomassa yang diuji meliputi:sekam padi, serbuk kayu, arang kayu dan kotoran kambing. Hasil pengujian menunjukan data HHV sekam padi = 5059.23 J/g, HHV serbuk kayu = 3149.18 J/g, HHV arang kayu = 4060.62 J/g, HHV kotoran kambing = 5652.35 J/g. Hubungan korelasi bahan bakar biomassa terhadap korelasi diperoleh nilai rata rata untuk HHV sekam padi = 8,91 %, rata-rata HHV serbuk kayu = 20,36 % ,rata-rata HHV arang kayu = 12,62 % dan rata-rata HHV kotoran kambing = 10,48%.

Kata kunci: High Heating Value ( HHV), bahan bakar biomassa, bahan bakar biomassa, rata-rata HHV

Abtrack

Biomass fuel is one of the alternative materials as a substitute for fuel oil. Biomass fuel is very much find in the environment by utilizing the value of heat. The purpose of this research is knowing heating value by result research with correlation level High Heating Value ( HHV ). This Miun Hu’s paper research (2015),Mohammed (2012), Beckman (2011), Channiwala (2002) and Changdong (2005) . The pupose of research is heating values from test such as: rice husk, sawdust, wood charcoal and goat droppings. The result is research shown HHV data rice husk is 4060.62 J/g, HHV sawdust is 3149.18 J/g, HHV wood charcoal is 4060.62 J/g and HHV goat dropping is 5652.63 J/g. Relation biomass fuel to the correlation average HHV result from average HHV rice husk is 8.91 %, average HHV sawdust is 20.365 %, average HHV wood charcoal is 12.62%, and average

HHV goat dropping is 10.48% Keywords: High Heating Value (HHV), biomass fuel, average HHV

1.PENDAHULUAN

Biomassa secara umum lebih dikenal sebagai bahan kering material organik

atau bahan yang tersisa setelah suatu tanaman atau material organik dihilangkan

2  

kadar airnya (dikeringkan). Material organik hidup seperti manusia, tumbuhan,

hewan dan kotorannya, umumnya mengandung 80 – 90% air, namun setelah kering

sekitar 6 % kandungan air lembabnya akan mengandung senyawa hidrokarbon yang

sangat tinggi. Negara Indonesia merupakan negara penghasil padi terbesar

ketiga di dunia, setelah China dan India. Total luas panen tanaman padi di

Indonesia pada tahun 2013 adalah 13,77 juta hektar dan produksi gabah pada

tahun 2013 mencapai 70,87 juta ton dengan produktivitas sekitar 5,1 ton/ha. Dan

dalam rentan waktu 2009 sampai dengan 2013, produksi padi rata rata meningkat

sekitar 3,5% setiap tahunnya. Panen gabah selain menghasilkan beras, juga

menghasilkan sekam padi. Berdasarkan studi pustaka, perbandingan untuk

gabah sekam adalah 1: 0,24. Berarti setiap ton gabah yang dihasilkan akan

menyisakan sekam padi 0,24 ton. Jadi jumlah sekam padi pada tahun 2013 sebesar

17 juta ton dan jumlah ini akan terus meningkat seiring meningkatnya produksi

padi.(Kesuma:2015). Indonesia merupakan salah satu Negara penghasil kayu

gergaji terbesar di dunia. Produksi total kayu gergajian mencapai 2,6 juta m3/tahun

dengan asumsi bahwa jumlah limbah yang terbentuk 54,24 % dari produksi total,

sehingga akan dihasilkan limbah serbuk gergaji kayu sebanyak 1,4 juta m3/tahun

(Billah, Mutasim:2009). Industri peternakan di indonesia sangatlah banyak yang

menghasilkan limbah, adapun limbah penggunaan sebagaian besar hanya sebagai

pupuk kompos. Akhir-akhir ini sudah beralih menjadi sumber bahan bakar

alternatif. Dara penelitian menyatakan bahwa terdapat kosentrasi karbon pada

limbah kotoran hewan mencapai 8.000 – 10.000 mg sehingga berpotensi

pencemaran lingkungan. Dalam penanggulangan pencemaran lingkungan maka

pemanfaatan limbah sangat bagus untuk biogas.(Febrianita:2015). Salah satu sifat

yang sangat penting dari suatu energi alternatif bahan bakar adalah nilai kalor.

Dalam hal ini beberapa korelasi untuk estimasi nilai kalor telah diberikan oleh para

peneliti sebelumnya, tetapi korelasi tersebut diberikan untuk batubara. Maka dari

itu perlu dilakukan pengujian untuk korelasi-korelasi nilai kalor bahan bakar

biomassa.

3  

2.METODE PENELITIAN

Diagram Penelitian

Dalam penelitian ini dilakukan pengujian HHV dengan calorimeter bomb,

bahan bakar biomassa (sekam padi, serbuk kayu, arang kayu jati dan kotoran

kambing) dilaboratorium LPPT UGM. Dari hasil uji yang diperoleh HHV dalam

kondisi kering digunakan untuk membandingkan korelasi HHV dengan peneliti

sebelumnya. Urutan penelitian untuk mengetahui HHV secara pengujian dengan

Persiapan bahan bakar biomassa

Pengujian bahan bakar biomassa

Pengambilan Data :

Analisa dan Pembahasan

Mulai

Selesai

sekam padi

serbuk kayu

arang kayu jati

kotoran kambing

Kesimpulan

Perhitungan HHV secara teoritis

sekam padi

serbuk kayu

arang kayu jati

kotoran kambing

4  

HHV secara teoritis. Hasil yang diperoleh adalah data korelasi HHV dari hasil

pengujian dengan korelasi HHV dan nilai tingkat kesalahan dari korelasi tersebut.

3.HASIL DAN PEMBAHASAN

Korelasi yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:

No Nama peneliti

( tahun )

Korelasi

1 Mian Hu

(2015 )

HHV = 354,68C + 1376,29H + 71,26 – 15,92 ash –

124,69(O+N)

2 Mohammed M

( 2013)

HHV = - 1,3675 + 0,313C + 0,7009H + 0,0318O

3 Yin (2011) HHV = 0,2949C + 0,285H

4 Channiwala

( 2002)

HHV = 0,3491 C + 1,1783 H – 0,1034 O – 0,00211 A +

0,1005 S – 0,0151 N

5 Changdong

( 2005 )

HHV = -1,3675 + 0,3137 C + 0,07009 H + 0,0318 O

Dalam menentukan lower heating value ( LHV ) menggunakan rumus (Parel

H.Napitupulu:2006)

LHV= HHV – 3240 ( Kj/Kg)

Korelasi Berdasarkan data elemen penyusun sample biomassa yang digunakan

Pada penelitian ini korelasi yang digunakan dalam menghasilkan data sebagai berikut:

a. Menggunakan asumsi bahwa besarnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar elemen

penyusunnya.

HHV = x1.C + x2.H + x3.O + x4.N + x5.S

b. Menggunakan asumsi pada penelitian sebelumnya

c. Menentukan nilai korelasi dengan penelitian sebelumnya

5  

3.1 Hasil pengujian bahanbakar biomassa ( Wahyudi:2006)

Bahan S C H N O

Sekam Padi 0,12 33,25 5,11 0,47 33,49

Serbuk kayu 0,22 45,48 5,11 0,42 46,38

Arang 0,23 44,21 5,45 0,76 34,56

Kotoran Kambing 1,4 26,38 4,17 2,37 27,21

Tabel 1. Hasil nilai kalor dari hasil pengujian calorimeter bomb

BahanBakar HHV (J/g) Kadar Air

(J/g)

Arang kayu jati 5059.23 0

SekamPadi 3149.18 0

SerbukKayu 4060.62 0

Kotoran kambing 5652.35 61.28

Tabel 2. Nilai kalor biomassa korelasi Mian Hu (2015)

Bahan bakar HHV (J/g) LHV (J/g)

sekam padi 14662,7 12262,7

serbuk kayu 17399,5 14999,5

arang kayu jati 18848,4 16448,4

Kotoran kambing 11801,5 9401,5

Tabel 3. Nilai kalor biomassa korelasi Mohammed M (2013)

Bahan Bakar HHV (J/g) LHV (J/g)

sekam 33,4329 31,0329

Serbuk kayu 46,2629 43,8629

Arang kayu jati 44,587 42,187

Kotoran kambing 26,2629 23,8629

Tabel 4 Nilai kalor biomassa korelasi Yin (2013)

BahanBakar HHV (J/g) LHV (J/g)

Sekam padi 14,0212 11,6212

Serbuk kayu 17,6278 15,2278

Arang kayu jati 17,5338 15,1338

6  

Kotoran kambing 11,2197 8,8197

Tabel 5.Nilai kalor biomassa korelasi penelitian Channiwala ( 2002)

Bahan Bakar HHV(J/g) LHV(J/g)

Sekam padi 14.1760,7 11.776,1

Serbuk kayu 17.121,28 14.721,3

Arang kayu jati 18.301,58 15.901,6

Kotoran kambing 11.4288,2 9.028,82

Tabel.6 Data HHV dan LHV penelitian Changdong ( 2005 )

Bahan Bakar HHV (J/g) LHV (J/g)

sekam 10.486,17 8.186

Serbuk kayu 14.732,626 12.432

Arang kayu jati 13.98,218 11.682

Kotoran kambing 8.065,459 12.724

3.2.Tingkat kesalahan

Tingkat kesalahan perkiraan nilai kalor yang dicari kesalahan

perkiraan nilai kalor dari tiap korelasi dihitung dengan peersamaan sebagai berikut:

HHV k HHV

HHV 100 %

Keterangan:

E = Tingkat Kesalahan ( % )

HHV k = Nilai kalor dari perhitunngan korelasi

HHV = Nilai kalor dari pengujian

Tingkat kesalahan pertama diperoleh dengan persamaan:

 E

n

Keterangan:

n = Jumlah sampel biomassa yang diuji

7  

Perbandingan nilai kalor biomassa terhadap HHV korelasi pada penelitian ini.

3.3.Nilai tingkat kesalahan terhadap korelasi

Perbandingan nilai kesalahan nilai kalor biomassa dengan korelasi HHV.

05

101520253035404550

Sekam padi

Serbuk kayu

Arang kayu jati

Kotoran kambing

0

5

10

15

20

25

 E Mian Hu(%)

EMohammed

(%)

Yin (%) EChanniwala

(%)

EChangdong

(%)

Sekam padi

Serbuk kayu

Arang kayu

Kotoran kambing

Bahan Bakar Biomassa

Tingkat Kesalahan

Bahan Bakar

E

Miun

Hu(%)

E

Muham

med (%)

E

Yin (%)

E Chan

niwala

(%)

E Chang

dong

(%)

Sekam padi 2.79 3.18 8.91 1.8 1.09

Serbuk kayu 7.56 5.68 20.36 4.43 3.7

Arang kayu 5.55 4.2 12.62 3.5 2.46

Kotoran kambing 4.23 3.05 10.48 2.38 1.67

8  

4. PENUTUP

Dalam penelitian ini diperoleh kesimpulan data sebagai berikut:

Hasil nilai kalor pengujian dengan calorimeter bomb diperoleh HHV

tertinggi pada kotoran kambing dengan nilai 5652,35 J/g dengan adanya kadar air

61,28 dan nilai LHV 3252,35 J/g.HHV secara teoritis yang tertinggi pada arang

kayu berdasarkan korelasi Miun Hu (18848,4 J/g) , Mohammed(44,587 J/g) dan

Channiwala (18,301 J/g) .HHV yang tertinggi pada serbuk kayu berdasarkan

korelasi Yin (17,627 J/g) dan Changdong (3149,18). HHV secara teoritis yang

terendah pada arang kotoran kambing berdasarkan korelasi Miun Hu (11801,5 J/g)

, Mohammed(26,2629 J/g), Yin (11,2197 J/g), sedangkan pada sekam padi

berdasarkan korelasi Channiwala (10,586 J/g) dan serbuk kayu berdasarkan hasil

pengujian calorimeter bomb. Nilai tingkat kesalahan tertinggi pada serbuk kayu

berdasarkan korelasi dari Miun Hu (7,56%), Mohammed (5,68%), Yin (20,36%),

dan Channiwala (4,43%) dan Changdong (3,7%).Nilai tingkat kesalahan yang

terendah pada sekam padi berdasarkan korelasi dari Miun Hu (2,79%), Mohammed

(3,18%), Yin (8,91%), Channiwala (1,8%) dan Changdong (1,09%).

DAFTAR PUSTAKA

Billah:Mustaim (2009) Bahan Bakar Alternatif Padat (BBAP) Serbuk Gergaji

Kayu,UPN Press;2009

Febrianita:Wahyu( 2015) Pengembangan Biogas Dalam Rangka Pemanfaatan

Energi Terbarukan Di Desa Jetak Kecamatan Getasan Kabupaten

Semarang,UNNES:2015

Ghugare S.B ,Tiwary S. Elangovan V.S S Tembe(2014) Prediction of Higher

Heating Value of solid biomass fuels using Artificial Intelligence

Formaslism Bioenergy Resc 2014 vol:7 (681-692)

Kesuma,Wahyu Puja (2015). Pengembangan Teknologi Alat Produksi Gas Metana

Dari Pembakaran Sampah Organik Dengan Pemurnian Gas

Menggunakan Zeolite Pada Variasi Jumlah Tabung.Universitas

Muhammadiyah Surakarta.2015

9  

Lempang M (2014) Kegunaan dan pembuatan arang aktif Balai penelitian

kehutanan makassar, Teknik Info EBONI Makassar

Miun Hu (2015) A novel pilot-Scale production of fuel gas by allotthermal biomass

gasificasion using biomass micron fuel (BMF) as external resource

Clean Technology Environment Policy 2015 vol: 18 743-751

Mohammed M.B Noureldin (2013) Benchmarking, Insight and potential for

improvement of fischer –Tropsh –Based Biomass–to-Liquid technology

Clean Technology Environment Policy 2013 vol 16 37-44

Napitupulu,Parel (2006) Pengaruh nilai kalor (Heating Value) Suatu Bahan Bakar

Terhadap Perencanaan Volume Ruang Bakar Ketel Uap Berdasarkan

Metode Penentuan Nilai Kalor Bahan Bakar Yang Digunakan.Jurnal

sistem Teknik Industri Vol:1 2006

Nitipong S (2015) Higher Heating value prediction of terrefaction char produced

from non-woody biomass Front.Energy 2015 vol 4 461-471

Qian Zu (2014) Coal sampling and analysis standarts IEA clean coal centre

Susana, I Gede Bawa:(2009) Peningkatan nilai kalor biomassa kotoran kuda dengan

metode Denfikasi dan Thermolisis,Jurusan teknik mesin Fakultas

Teknik Universitas Mataram.

Sony,Dony K :(2013) Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi Dan Abu Terbang

Batubara Terhadap Kekuatan Tekan Dan Porositas Genteng Tanah Liat

Kabupaten Pringsewu,Universitas Lampung:2013

Tajalli:Arief (2015) Panduan penilaian potensi biomassa sebagai sumber energi

alternatif di indonesia Penabulu aliance :2015

Takariyana (2016) Outlook komoditas pertanian padi Pusat data dan sistem

informasi Kementerian Pertanian Jakarta

Vilegas J.M and Avila H (2014) Modelo de exploracion para estimacion rapida del

poder calorofico superior de racimos vicios del fruto de palma de aciete

basado en el contenido de cenizas obtenido a partir de datos de analisis

proximoIngeneria e investigacion 34 (33-38)

10  

Wahyudi (2006) Penelitian Nilai Kalor Biomassa:Perbandingan antara Hasil

Pengujian dengan Hasil Perhitungan.Jurnal ilmiah semesta Teknika

Vol 9 (208-220)