SENIN 5 6PROSES MEMPEROLEH BAHAN BAKAR PADAT SECARA TEKNIK

MAKALAHUNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Pengetahuan Bahan Teknik Yang dibina oleh Ibu Dra. Hj. Sukarnati, M.M

oleh Clara Puspa Dian Suryono120511403269

UNIVERSITAS NEGERI MALANGFAKULTAS TEKNIKJURUSAN TEKNIK MESINNOVEMBER 2013

DAFTAR ISIHalamanDAFTAR ISI...........................................................................................1

BAB IPENDAHULUANA. Latar Belakang.............................................................2B. Rumusan Masalah........................................................2

BAB IIPEMBAHASANA. Pengertian Bahan Bakar Padat.....................................4B. Jenis-jenis Bahan Bakar Padat.....................................4C. Kegunaan Bahan Bakar Padat berdasarkan Jenisnya..13D. Cara Memperoleh Bahan Bakar Padat.........................15BAB IIIKESIMPULAN..................................................................20DAFTAR RUJUKAN...............................................................................21

BAB IPENDAHULUANA. Latar BelakangPada 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 Masalah1. 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?Teknis penulisan makalah ini berpedoman pada Buku Pedoman Penulisan Karya Ilmiah Universitas Negeri Malang (UM, 2010).

BAB IIPEMBAHASANA. Pengertian Bahan Bakar PadatBahan 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 PadatBahan bakar padat memiliki beberapa jenis, antara lain :1. Kayu dan sisa tumbuhanKayu 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

Gambar 2.2 : Sekam Padi

2. ArangArang 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

Arang memiliki beberapa jenis, antara lain :a. Arang KayuArang 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 GergajiTerbuat 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

c. Arang Sekam PadiArang 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 KelapaArang 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.

Gambar 2.7 : Arang Tempurung Kelapa e. Arang SerasahArang serasah terbuat dari sampah dedaunan. Bahan baku arang serasah relatif mudah didapatkan. Arang ini biasanya digunakan sebagai bahan dasar pembuatan briket.f. Briket ArangBriket 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

g. Arang Kulit MahoniArang 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. BatubaraBatu 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 : BatubaraBerdasarkan asal dan umur geologisnya, batubara dibedakan menjadi lima macam, yaitu :

Gambar 2.10 : Tingkatan Batubara a. LigniteLignite 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 CoalBatubara 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 CoalBituminous 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.

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

C. Kegunaan Bahan Bakar Padat berdasarkan Jenisnya1. Kayu dan sisa tumbuhanKayu 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

Gambar 2.17 : Kayu sebagai Bahan Bakar Tungku Memasak

Gambar 2.18 : Kayu sebagai Bahan Pembakaran

2. ArangArang 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. BatubaraBatubara biasanya digunakan sebagai :a. Bahan bakar pada PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap)Batubara yang digunakan yaitu jenis sub-bitominous coal dan bitominous coal.

Gambar 2.19 : Batubara sebagai Bahan Bakar PLTU

b. Pemanas dan aplikasi sumber tenaga dalam industri.Yaitu dengan membentuk batubara bitominous coal menjadi kokas-residu karbon berbentuk padat.c. Pemanas ruangan.Batubara yang sering digunakan yaitu jenis anthracite.

D. Cara Memperoleh Bahan Bakar PadatAda 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. ArangTahapan pembuatan arang terbagi menjadi tiga tahap, yaitu :a. DehidrasiDehidrasi adalah proses penghilangan kadar air pada bahan baku pembuat arang, yaitu dengan memanaskan bahan baku sampai temperatur 170o C. b. KarbonisasiKarbonisasi 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 asetat. Pada saat suhu mencapai 2750 C dekomposisi akan menghasilkan tar, dan metanol. c. AktifasiAktifasi 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 kimiaBahan 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 fisikaPada 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 keringDestilasi kering merupakan proses penguraian bahan akibat adanya pemanasan pada temperatur tinggi dalam keadaan sedikit udara maupun tanpa udara. Destilasi kering dilakukan 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 senyawa-senyawa organik dari bahan baku.

Gambar 2.20 : Alat Pembakaran Arang Arang

Gambar 2.21 : Penampang Samping Alat Pembakaran Arang

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

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