Optimasi Suhu Karbonisasi Arang Eceng Gondok menggunakan Response Surface Methodology

Abstract

Kebutuhan energi di seluruh dunia telah terjadi peningkatan, dimana sebagian besar sumber energi tersebut berasal dari energi fosil. Energi fosil memiliki jumlah yang terbatas sehingga pada saat terjadinya peningkatan kebutuhan energi yang terus-menerus akan mengakibatkan terjadinya krisis energi dan peningkatan harga jual/beli. Indonesia juga merupakan salah satu negara yang rentan dapat mengalami krisis energi. Hal ini dapat diatasi dengan beralih pada energi terbarukan (renewable energy), dimana energi terbarukan ini dikembangkan sebagai pengganti sumber energi fosil yang potensial. Biomassa merupakan salah satu bahan organik yang dapat digunakan sebagai bahan dasar energi terbarukan, dimana biomassa yang digunakan pada penelitian ini adalah tanaman eceng gondok. Eceng gondok merupakan salah satu tanaman air yang sering dianggap sebagai gulma karena massa pertumbuhannya yang cepat dan menimbulkan dampak negatif pada lingkungan air tempat hidupnya jika terjadi dalam waktu panjang. Eceng gondok memiliki kandungan selulosa, lignin dan hemiselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar alternatif berupa arang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui temperatur optimasi dari karbonisasi arang eceng gondok berdasarkan kadar air, kadar abu, zat mudah menguap (volatile matter) dan nilai kalor yang dihasilkan. Metode optimasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah Response Surface Methodology (RSM). Sintesis arang eceng gondok dilakukan dengan mengumpulkan bahan baku yang kemudian dibersihkan dari zat pengotornya dan diambil bagian batangnya saja. Batang eceng gondok yang telah bersih kemudian dikeringkan di bawah matahari hingga kering, kemudian batang eceng gondok yang telah kering dipotong dan diblender. Serbuk eceng gondok kering kemudian dikarbonisasi menggunakan furnace dan diberi variasi suhu sebesar 400 °C (AEG1), 500 °C (AEG2), dan 600 °C (AEG3) selama 90 menit. Hasil karbonisasi selanjutnya diayak menggunakan ayakan 200 mesh dan kemudian arang diuji kadar air, kadar abu, volatile matter dan nilai kalornya. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai kadar abu, volatile matter dan nilai kalor arang eceng gondok belum memenuhi standar ASTM. Hasil karakterisasi arang dianalisis menggunakan RSM dengan membentuk plot kontur, grafik surface dan optimization plot berdasarkan suhu karbonisasi dengan hasil karakterisasi arang (kadar air, kadar abu, dan volatile matter). Berdasarkan hasil plot kontur dan grafik surface diketahui bahwa suhu karbonisasi mempengaruhi besar kecilnya kadar air, kadar abu dan volatile matter arang eceng gondok. Suhu karbonisasi yang semakin meningkat akan menghasilkan volatile matter dan kadar air yang semakin menurun, serta nilai kadar abu yang dihasilkan akan semakin menurun. Suhu karbonisasi juga mempengaruhi nilai kalor arang eceng gondok yang dihasilkan, dimana semakin meningkatnya suhu karbonisasi akan menyebabkan nilai kalor yang dihasilkan juga semakin besar. Nilai kalor yang dihasilkan pada arang mempengaruhi kualitas arang yang dihasilkan, dimana semakin tingginya nilai kalor arang menunjukkan bahwa kualitas arang semakin baik. Pada penelitian ini kualitas arang eceng gondok terbaik dihasilkan pada suhu karbonisasi 600 °C, dimana niai kalor yang dihasilkan sebesar 3034,30 kal/gr. Selanjutnya berdasarkan hasil optimization plot dengan menggunakan RSM, diperoleh nilai kadar air optimal sebesar 2,78%, kadar abu optimal sebesar 46,13%, dan volatile matter optimal sebesar 53,21% dengan suhu karbonisasi optimum diperoleh pada suhu 585,18 °C.