SENIN 5 – 6 PROSES MEMPEROLEH BAHAN BAKAR PADAT SECARA TEKNIK MAKALAH UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Pengetahuan Bahan Teknik Yang dibina oleh Ibu Dra. Hj. Sukarnati, M.M oleh Clara Puspa Dian Suryono 120511403269 UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN NOVEMBER 2013 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI ........................................................................................... BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang............................................................. B. Rumusan Masalah........................................................ BAB II 1 2 2 PEMBAHASAN A. B. C. D. Pengertian Bahan Bakar Padat..................................... Jenis-jenis Bahan Bakar Padat..................................... Kegunaan Bahan Bakar Padat berdasarkan Jenisnya.. Cara Memperoleh Bahan Bakar Padat......................... 4 4 13 15 KESIMPULAN.................................................................. 20 DAFTAR RUJUKAN............................................................................... 21 BAB III 1|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada saat ini perkembangan dunia industri sangat pesat, terutama industri produk berat, seperti besi dan sejenisnya. Dalam proses pembuatannya akan diperlukan bahan yang dapat menghasilkan energi untuk mengolah bahan yang akan diproduksi. Salah satu sumber energi yang biasa digunakan adalah bahan bakar padat. Bahan bakar padat ini memiliki ketahanan dan temperatur yang cukup baik untuk sumber pembakaran pada industri. Bahan bakar padat yang digunakan pada industri juga memiliki proses pembuatan yang cukup rumit. Maka dari itu bahan bakar padat berbeda dengan jenis bahan bakar lain. Salah satu contoh dari bahan bakar padat adalah batu bara, batu bara merupakan bahan bakar yang diperoleh dari fosil yaitu bahan bakar yang terdapat di dalam lapisan tanah yang terakumulasi dari tumbuhan dan material organik serta mengendap dalam jangka waktu ratusan tahun. Pemanfaatan bahan bakar padat ini semakin berkembang dari tahun ke tahun, karena sifatnya yang lebih tahan lama dan juga karena kestabilan temperatur yang dihasilkan. Walaupun pada era global saat ini sudah berkembang bahan bakar dari jenis lain, namun sebagian besar konsumen masih banyak yang menggunakan bahan bakar padat karena beberapa keuntungan dibandingkan dengan bahan bakar lain. Untuk alternatif bahan bakar padat bisa diperoleh dari kayu dan sisa tumbuhan, namun penggunaannya tidak sama dengan batubara. B. Rumusan Masalah 1. Apa pengertian dari bahan bakar padat? 2. Apa saja jenis-jenis bahan bakar padat? 3. Apa saja kegunaan dari masing-masing jenis bahan bakar padat? 4. Bagaimana cara memperoleh bahan bakar padat? 2|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S Teknis penulisan makalah ini berpedoman pada Buku Pedoman Penulisan Karya Ilmiah Universitas Negeri Malang (UM, 2010). 3|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Bahan Bakar Padat Bahan bakar pada dasarnya yaitu sesuatu yang dapat digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan kerja. Jadi bahan bakar padat adalah bahan bakar yang memiliki sifat keras dan strukturnya sangat rapat. Bahan bakar padat tersusun dari komponen-komponen yang dapat terbakar, yaitu komponen yang mengandung unsur C, H, dan S. Ketiga unsur ini apabila terbakar akan membentuk gas, biasa disebut dengan BTG atau VCM (Volatile Combustible Matter). B. Jenis Bahan Bakar Padat Bahan bakar padat memiliki beberapa jenis, antara lain : 1. Kayu dan sisa tumbuhan Kayu dan sisa tumbuhan memiliki spesifikasi yaitu kadar abu yang rendah dan kadar air yang relatif tinggi. Contoh dari sisa tumbuhan yang sering digunakan sebagai sumber energi antara lain batang tebu, kulit buah, sekam, dan jerami. Gambar 2.1 : Kayu Bakar 4|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S Gambar 2.2 : Sekam Padi 2. Arang Arang merupakan suatu padatan berpori yang mengandung 85% 95% karbon, dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon dengan pemanasan pada suhu tinggi. Arang yang hitam, ringan, dan mudah hancur terdiri dari 85% - 98% karbon dan sisanya adalah abu atau bahan kimia lain. Gambar 2.3 : Arang 5|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S Arang memiliki beberapa jenis, antara lain : a. Arang Kayu Arang kayu dibuat dari bahan baku kayu, arang jenis ini sering digunakan untuk memasak, selain itu juga sebagai penjernih air. Kayu yang digunakan adalah kayu yang masih sehat dan belum membusuk. Gambar 2.4 : Arang Kayu b. Arang Serbuk Gergaji Terbuat dari serbuk gergaji yang dibakar. Arang jenis ini harganya relatif murah karena bahan baku dapat diperoleh dari tempat penggergajian kayu yang merupakan bahan sisa produksi yang jarang dimanfaatkan lagi oleh pemiliknya. Arang serbuk gergaji biasanya digunakan sebagai bahan bakar, sebagai campuran pupuk, dan dapat diolah menjadi briket arang. Gambar 2.5 : Arang Serbuk Gergaji 6|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S c. Arang Sekam Padi Arang sekam padi terbuat dari sekam padi, sekam padi dapat diperoleh dari tempat penggilingan padi. Arang sekam padi biasanya digunakan sebagai media tanam karena memiliki kemampuan untuk menyerap air dan menyimpan cadangan makanan, selain itu arang jenis ini biasanya digunakan sebagai pupuk dan bahan baku briket arang. Gambar 2.6 : Arang Sekam Padi d. Arang Tempurung Kelapa Arang ini berbahan dasar tempurung kelapa, arang ini memiliki harga jual yang relatif tinggi karena proses pembuatan arang ini terbilang sulit dan untuk memperoleh tempurung kelapa juga sulit. Arang ini biasanya digunakan pada dunia industri, selain itu arang ini juga digunakan sebagai bahan dasar pembuatan briket arang. Tempurung kelapa yang dapat digunakan sebagai arang harus merupakan tempurung kelapa yang sudah tua karena memiliki tekstur padat dan kandungan airnya sedikit. 7|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S Gambar 2.7 : Arang Tempurung Kelapa e. Arang Serasah Arang serasah terbuat dari sampah dedaunan. Bahan baku arang serasah relatif mudah didapatkan. Arang ini biasanya digunakan sebagai bahan dasar pembuatan briket. f. Briket Arang Briket arang adalah arang yang terbuat dari jenis arang lain yang dihaluskan terlebih dahulu kemudian dicetak sesuai kebutuhan dan diberi tambahan tepung kanji. Tujuan pembuatan briket adalah untuk memperpanjang waktu bakar dan juga untuk menghemat biaya. Arang-arang yang ukurannya terlalu kecil apabila langsung dibakar akan cepat habis maka dari itu biasanya diubah menjadi briket arang. Gambar 2.8 : Briket Arang 8|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S g. Arang Kulit Mahoni Arang ini terbuat dengan bahan dasar kulit buah mahoni. Kulit buah mahoni memiliki tekstur keras dan padat. Arang kulit buah mahoni diproses menggunakan tungku drum. Arang jenis ini memiliki kualitas yang cukup baik karena apabila dibakar akan mengeluarkan sedikit asap. Nilai kalor yang dikeluarkan juga relatif tinggi selain itu lebih tahan lama sehingga dapat menghemat biaya. 3. Batubara Batu bara yaitu batuan sedimen yang berasal dari material organik, dapat dibakar dan memilki kandungan C, H, dan O. Batubara mengendap di dalam lapisan tanah selama ratusan juta tahun. Gambar 2.9 : Batubara Berdasarkan asal dan umur geologisnya, batubara dibedakan menjadi lima macam, yaitu : 9|BAHAN BAKAR PADAT oleh CLARA PUSPA DIAN S Gambar 2.10 : Tingkatan Batubara a. Lignite Lignite terbentuk dari tumbuh-tumbuhan yang mengalami karbonisasi atau perkayaan kandungan karbon di bawah lapisan tanah dalam jangka waktu yang lama. Kadar N, O, S, VCM, dan air pada batubara jenis ini tinggi serta memiliki nilai kalor bawah sekitar 1500 - 4500 kkal/kg. Gambar 2.11 : Lignite Coal b. Sub-Bituminous Coal 10 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S Batubara jenis ini terletak di antara batubara lignite dan batubara bitominous. Kandungan karbon pada batubara sub-bitominous sangat sedikit dan lebih banyak mengandung air. Batubara jenis ini kurang efisien apabila dijadikan sumber panas karena memiliki kandungan air yang relatif banyak. Gambar 2.12 : Sub-Bituminous Coal c. Bituminous Coal Bituminous Coal terbentuk pada periode geologi carboniferous dari tumbuh-tumbuhan yang mengalami karbonisasi. Batubara jenis ini yang paling sering digunakan, bituminous coal memiliki karakteristik yaitu memiliki lapisan yang tebal, dan berwarna hitam mengkilat atau berwarna cokelat tua. Memiliki kandungan karbon sekitar 68% - 86% dari beratnya dan sisanya terdiri dari abu dan sulfur. 11 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S Gambar 2.13 : Bituminous Coal d. Anthracite Batubara anthracite terjadi pada umur geologi yang paling tua. Batubara ini berbentuk padat, berwarna hitam metalik, mengandung sekitar 86% - 98% karbon dari total beratnya sehingga kandungan abu dan air pada batubara jenis ini sangat sedikit, memiliki sifat yang lambat terbakar, apabila dibakar hampir seluruhnya habis terbakar tanpa timbul nyala api, apabila dibakar akan menimbulkan sedikit asap, kandungan VCM rendah, memiliki nilai kalor atas ≥8300 kkal/kg. Gambar 2.14 : Anthracite 12 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S C. Kegunaan Bahan Bakar Padat berdasarkan Jenisnya 1. Kayu dan sisa tumbuhan Kayu dan sisa tumbuhan biasanya digunakan sebagai bahan pembakaran pada tungku tradisional, selain itu juga sebagai bahan bakar pada kereta lokomotif. Penggunaan sisa tumbuhan sebagai bahan pembakaran juga diterapkan oleh pembuat batu bata, sisa tumbuhan yang sering dipakai adalah sekam padi. Gambar 2.15 : Sekam Padi sebagai Bahan bakar Memasak Gambar 2.16 : Sekam Padi sebagai Bahan Pembakaran 13 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S Gambar 2.17 : Kayu sebagai Bahan Bakar Tungku Memasak Gambar 2.18 : Kayu sebagai Bahan Pembakaran 2. Arang Arang biasanya digunakan untuk membakar makanan seperti pada penjual sate, selain itu arang juga digunakan sebagai bahan bakar pada industri metalurgi, arang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor, pada saat ini arang juga digunakan sebagai media lukis bagi seniman karena arang memiliki sifat lembut dan mudah patah. 3. Batubara Batubara biasanya digunakan sebagai : a. Bahan bakar pada PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) Batubara yang digunakan yaitu jenis sub-bitominous coal dan bitominous coal. 14 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S Gambar 2.19 : Batubara sebagai Bahan Bakar PLTU b. Pemanas dan aplikasi sumber tenaga dalam industri. Yaitu dengan membentuk batubara bitominous coal menjadi kokasresidu karbon berbentuk padat. c. Pemanas ruangan. Batubara yang sering digunakan yaitu jenis anthracite. D. Cara Memperoleh Bahan Bakar Padat Ada beberapa tahapan dalam memperoleh bahan bakar padat karena tidak semua jenis bahan bakar padat dapat digunakan secara langsung, di antara beberapa jenis bahan bakar padat, arang dan batubara, dapat digunakan setelah melewati beberapa tahap pengolahan hingga akhirnya dapat dimanfaatkan. 1. Arang Tahapan pembuatan arang terbagi menjadi tiga tahap, yaitu : a. Dehidrasi Dehidrasi adalah proses penghilangan kadar air pada bahan baku pembuat arang, yaitu dengan memanaskan bahan baku sampai temperatur 170o C. b. Karbonisasi Karbonisasi yaitu pemecahan bahan-bahan organik menjadi karbon. Pembentukan karbon terjadi pada suhu 4000 C – 6000 C. Temperatur di atas 1700 C akan menghasilkan CO, CO2, dan asam 15 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S asetat. Pada saat suhu mencapai 2750 C dekomposisi akan menghasilkan tar, dan metanol. c. Aktifasi Aktifasi yaitu proses untuk memperkuat daya serap dan daya penggubah dari arang dengan cara memberi bahan kimia atau dengan pemanasan pada suhu tinggi. Hal ini bertujuan untuk memperbesar pori sehingga luas permukaan bertambah dan daya serap semakin tinggi. Proses aktifasi dapat dilakukan dengan menggunakan uap atau CO2 sebagai aktifator. Secara teknik, proses pembuatan arang dibagi menjadi dua yaitu : a. Proses kimia Bahan baku pembuat arang dicampur dengan bahan-bahan kima tertentu, selanjutnya dibentuk menjadi batangan, dikeringkan lalu dipotong-potong. Proses ini dilakukan pada suhu 1000 C. Arang yang telah dihasilkan selanjutnya dicuci dengan air selanjutnya dikeringkan pada suhu 3000 C. b. Proses fisika Pada proses fisika, bahan baku terlebih dahulu dibuat arang, selanjutnya arang digiling dan diayak untuk kemudian diaktifasi dengan cara pemanasan pada suhu 10000 C yang disertai dengan pengaliran uap. Proses fisika biasanya banyak digunakan pada aktifasi arang, antara lain : - Proses briket Bahan baku atau arang dibuat briket dengan cara mencampurkan bahan baku atau arang dengan ter. Briket yang telah dihasilkan dikeringkan pada suhu 5500 C selanjutnya diaktifasikan dengan menggunakan uap. - Destilasi kering Destilasi kering merupakan proses penguraian bahan akibat adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit udara maupun tanpa udara. Destilasi kering dilakukan 16 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S agar daya serap arang yang dihasilkan dapat lebih baik daripada daya serap yang diaktifkan dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Selain itu juga untuk menghindari pencemaran lingkungan akibat penguraian senyawa kimia dari bahan-bahan kimia yang dicampurkan pada saat pembuatan. Destilasi kering juga diharapkan dapat menghasilkan asap cair sebagai hasil pengembunan uap hasil penguraian senyawasenyawa organik dari bahan baku. Gambar 2.20 : Alat Pembakaran Arang Arang Gambar 2.21 : Penampang Samping Alat Pembakaran Arang 17 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S 2. Batubara Proses pembentukan batubara terdiri dari dua tahapan yaitu : a. Tahap biokimia (Penggambutan) Tahap biokimia adalah tahap dimana sisa-sisa tumbuhan yang terakumulasi tersimpan dalam kondisi bebas oksigen di daerah rawa dengan sistem pengeringan yang tidak cukup baik dan selalu tergenang air pada kedalaman 0,5 meter hingga 10 meter. Material tumbuhan yang membusuk ini melepaskan unsur H, N, O, dan C dalam bentuk senyawa CO2, H2O, NH3 untuk menjadi humus. Selanjutnya oleh bakteri anaerobik diubah menjadi gambut. b. Tahap geokimia (Pembatubaraan) Tahap ini merupakan gabungan proses biologi, kimia, dan fisika yang terjadi karena pengaruh pembebanan dari sedimen yang menutupi, temperatur, tekanan, dan waktu terhadap komponen organik dari gambut. Pada tahap ini presentase jumlah karbon akan meningkat dan kadar hidrogen serta oksigen akan menurun. Tahap ini menghasilkan batubara dalam berbagai tingkat kematangan material organiknya. Gambar 2.22: Proses Pembentukan Batubara 18 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S Untuk memperoleh batubara yang siap pakai perlu dilakukan penambangan batubara terlebih dahulu. Tahapan penambangan batubara terdiri dari tiga tahapan, yaitu : 1. Batubara yang memiliki ukuran <600 mm diangkut dengan truk ke lokasi pengolahan batubara setelah itu langsung dituangkan ke dalam corong penampung. Apabila corong sudah terisi penuh, maka batubara dapat disimpan di dalam tempat penimbunan sementara. 2. Batubara yang sudah masuk ke dalam corong akan langsung diangkut oleh mesin pengumpan (feeder) dan langsung dipecah oleh mesin pemecah pertama (Primary crusher) dari ukuran <600mm menjadi 150mm. Selanjutnya dialirkan ke konveyer penghubung, dimana mesin pengumpan dan mesin pemecah pertama merupakan satu kesatuan. 3. Batubara yang sudah dipecah oleh mesin pemecah pertama langsung dialirkan ke konveyer penghubung untuk dialirkan lagi ke menara pemecah kedua. Batubara akan dipecah lagi menjadi ukuran ±50 mm sehingga menghasilkan batubara yang siap pakai. 19 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S BAB III KESIMPULAN 1. Bahan bakar padat adalah bahan bakar yang memiliki karakteristik keras dan struktur rapat. 2. Bahan bakar padat memiliki beberapa macam antara lain kayu, arang, dan batubara. 3. Arang memiliki beberapa jenis antara lain arang kayu, arang serbuk gergaji, arang sekam padi, arang tempurung kelapa, arang serasah, briket arang, dan arang kulit buah mahoni. 4. Batubara memiliki beberapa jenis antara lain lignite, sub-bituminous coal, bituminous coal, dan anthracite. 5. Bahan bakar padat dapat dimanfaatkan sesuai dengan jenis bahan bakar itu sendiri. Beberapa contoh penggunaannya yaitu digunakan sebagai bahan bakar PLTU, sebagai pemanas ruangan, sebagai sumber energi, dan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. 6. Proses pembuatan arang terdiri dari tahap dehidrasi, karbonisasi, dan aktifasi. Di dalam tahapan tersebut berlangsung dua proses yaitu proses kimia dan proses fisika. 7. Tahap pembentukan batubara terdiri dari proses penggambutan dan proses pembatubaraan. Untuk mendapatkan batubara yang siap pakai maka perlu dilakukan penambangan batubara. 20 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S DAFTAR RUJUKAN Anang, P. 2009. Bahan Bakar Padat, (Online), (http://patrickanang.blogspot.com/2009/10/aku-adalah-aku.html), diakses 13 November 2013. Tim PPLH. 2007. Arang Briket, (Online), (https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web &cd=7&cad=rja&ved=0CE8QFjAG&url=http%3A%2F%2Fmovein donesia.files.wordpress.com%2F2012%2F12%2F13-kegunaanarang.pdf&ei=GYiFUvWaA4KOkwX4yoCoDQ&usg=AFQjCNHkp B6J5HJmM-eBent-37Kb-NjprA&bvm=bv.56643336,d.dGI), diakses 13 November 2013. Universitas Negeri Malang. 2010. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah: Skripsi, Tesis, Disertasi, Artikel, Makalah, Tugas Akhir, laporan Penelitian. Edisi Kelima. Malang: Universitas Negeri Malang. Wikipedia. 2013. Arang, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Arang), diakses 13 November 2013. Wikipedia. 2013. Batubara, (Online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Batubara), diakses 13 November 2013. 21 | B A H A N B A K A R P A D A T o l e h C L A R A P U S P A D I A N S
