TINJAUAN PUSTAKA 2.1 BIOMASSA
2.1.2 Ketaman Kayu
Limbah kayu merupakan sisa-sisa kayu yang tidak dibutuhkan yang berasal dari proses pengolahan kayu seperti serbuk gergaji, lembaran dan kulit kayu serta ketaman kayu [12].
Tabel 2.3 Perkembangan Produksi Gergajian di Sumatera Utara [33]
No Tahun Kayu
Gergajian (M3)
Limbah Kayu Gergajian, 50% (M3) 1 2002 37.432 18.716 2 2003 7.557 3.778,5 3 2004 19.915 9.957,5 4 2005 51.368 25.684 5 2006 66.616 33.308
Limbah ketaman kayu dan serbuk gergaji yang dihasilkan cukup besar. Terkadang ketaman kayu dicampur dengan sekam padi kemudian digunakan sebagai alas hewan-hewan ternak. Hal tersebut dapat meningkatkan nilai ekonomis limbah ketaman kayu. Sekarang ini, ketaman kayu mulai dimanfaatkan sebagai sumber energi. Kemampuan ketaman kayu untuk dijadikan bahan baku pembuatan bahan bakar semakin menambah nilai ekonomis bahan itu sendiri. Limbah kayu biasanya dijadikan bahan bakar pada industri-industri utlitas seperti
boiler dan heater [34 dan 35].
2.2 KARBONISASI
Biomassa tidak bisa digunakan secara langsung sebagai sumber energi. Untuk mengubah biomassa menjadi sumber energi dapat memanfaatkan proses
karbonisasi. Proses karbonisasi merupakan proses pirolisis, dimana materi organik diletakkan pada tempat bertemperatur tinggi tanpa kehadiran oksigen [36]. Pada proses karbonisasi, biomassa akan terkonversi menjadi arang. Selain arang, pada proses karbonisasi juga dihasilkan karbon monoksida (CO), metana dan air. Konversi biomassa kayu menjadi arang pada proses karbonisasi secata teoritis dapat mencapai angka 44-55%. Namun, hal tersebut bukanlah hal mutlak dengan pertimbangan perbedaan jenis biomassa yang berarti memiliki komposisi yang berbeda pula sehingga mempengaruhi kualitas arang hasil konversi biomassa kayu yang dikarbonisasi [37].
Reaksi yang terjadi pada proses karbonisasi adalah sebagai berikut [37]: C21H32O14 C7H4O + 9CO + 5CH4 + 4H2O
Temperatur pada proses karbonisasi mempengaruhi kualitas arang yang dihasilkan. Hal ini berhubungan dengan temperatur degradasi senyawa yang terdapat dalam biomassa tersebut, seperti selulosa dan hemiselulosa. Selulosa dan hemiselulosa diharapkan terdegradasi dengan baik sehingga arang yang dihasilkan memiliki kualitas yang bagus [38]
Temperatur merupakan kondisi proses yang paling penting dalam karbonisasi. Temperatur optimum harus dicapai pada proses karbonisasi. Berdasarkan temperatur optimum, karbonisasi dapat dibagi menjadi dua kelas. Pada temperatur 200 oC hingga 300 oC dan pada temperatur di atas 320 oC. Pada temperatur di atas 320 oC itulah arang terbentuk.
Selain temperatur, waktu karbonisasi juga menentukan kualitas arang. Temperatur yang tinggi membutuhkan waktu yang singkat sedangkan pada temperatur yang lebih rendah waktu yang dibutuhkan juga lebih lama. Temperatur dan waktu optimum dalam pembentukan suatu arang tergantung dari bahan baku yang digunakan. Bahan baku yang mengandung lebih banyak hemiselulosa membutuhkan temperatur yang lebih rendah agar terdekomposisi menjadi arang daripada bahan baku yang lebih banyak mengandung selulosa. Berbeda dengan hemiselulosa dan selulosa, bahan baku yang mengandung banyak lignin terdekomposisi lebih awal dari selulosa dan hemiselulosa tetapi terdekomposisi sempurna di atas temperatur yang dibutuhkan hemiselulosa dan selulosa.
Selain kandungan bahan baku, yang tidak kalah penting dalam menentukan temperatur dan waktu adalah ukuran partikel. Ukuran partikel yang lebih besar akan membutuhkan waktu yang lebih lama dari partikel yang berukuran lebih kecil pada temperatur yang sama [39].
2.3 BRIKET
Briket dapat didefiniskan sebagai sumber energi alternatif yang dibentuk dari konversi fisik-mekanikal dari material dengan atau tanpa perekat dengan bentuk dan ukuran yang berbeda. Proses pembuatan briket merupakan teknologi pemadatan bahan baku untuk meningkatkan densitas bahan baku tersebut dengan bentuk dan ukuan yang seragam agar lebih mudah dalam penanganan, transportasi dan penyimpanan. Akhir-akhir ini briket telah menimbulkan banyak ketertarikan di negara berkembang di seluruh dunia sebagai suatu teknik untuk memanfaatkan limbah biomassa sebagai sumber energi [40 dan 41].
Proses pembuatan briket dengan tujuan pembuatan bahan bakar telah ada ribuan tahun yang lalu namun kemudian pengaplikasiannya hilang begitu saja. Sekitar abad ke-18, proses pembuatan briket mulai diperkenalkan lagi. Pada tahun 1865 telah ditemukan adanya mesin yang digunakan untuk membuat briket dari gambut sebagai bahan bakar dan dicatat sebagai awal mula mesin pembuatan briket. Penggunaan briket organik (briket biomassa) baru-baru ini mulai dibandingkan dengan briket batubara [42].
(Briket memiliki standar dalam menentukan kualitas suatu briket. Tabel 2.4 menunjukkan standar suatu briket).
Tabel 2.4 Standar Kualitas Briket di Beberapa Negara [43 dan 44]
Sifat Arang Briket Jepang Inggris Amerika Indonesia
Kadar Air (%) 6-8 3,6 6,2 7,57 Kadar Senyawa Volatil (%) 15-30 16,4 19-28 15
Kadar Abu (%) 3-6 5,9 8,3 5,51
Fixed Carbon 60-80 75,3 60 77
Kerapatan (g/cm3) 1,0-1,2 0,48 1 - Nilai Kalor (kal/g) 6000-7000 7289 6230 5000
Ada beberapa keuntungan dari produksi dan penggunaan briket biomassa, yaitu: 1. Menyediakan sumber bahan bakar murah untuk keperluan rumah tangga,
yang terjangkau oleh semua penduduk
2. Menyediakan sarana yang baik dalam mengkonversi limbah pertanian menjadi benda yang memiliki nilai ekonomi.
3. Membantu melestarikan beberapa sumber daya alam karena merupakan alternatif yang tepat. Oleh karena itu, hal ini akan berguna untuk mengurangi jumlah minyak dan gas yang biasanya digunakan untuk menghasilkan energi bagi keperluan rumah tangga.
4. Menciptakan lapangan kerja bagi orang-orang karena akan dibutuhkan operator untuk mengoperasikan mesin briket, mendistribusikan bahan baku dan menjual briket yang dihasilkan.
5. Produk yang dihasilkan mudah diangkut dan disimpan
6. Proses ini membantu dalam memecahkan masalah penumpukan limbah biomassa
7. Bahan bakar yang dihasilkan seragam dalam ukuran dan kualitas 8. Membantu mengunagi kayu bakar dan penggundulan hutan 9. Briket yang dihasilkan tidak mengandung sulfur
10. Memiliki kualitas yang konsisten dan memiliki efisiensi yang sempurna [41, 45 dan 46].
Beberapa kekurangan dari briket biomassa antara lain:
1. Harga investasi tinggi dan konsumsi energi yang besar dalam proses pembuatannya
2. Kadang-kadang terjadi karakteristik pembakaran yang tidak diinginkan misalnya asap
3. Keeratan briket yang dapat melonggar bila terkena air bahkan akibat kelembaban cuaca yang tinggi [41 dan 45].
2.4 PEREKAT (BINDER)
Perekat digunakan untuk mempererat briket [13]. Perekat tersebut dapat mempengaruhi kualitas briket yang dihasilkan seperti sifat termal dan pembakarannya tergantung dari jenis perekat, jumlah perekat dan jumlah air yang
digunakan. Perekat yang digunakan dalam pembuatan briket berupa perekat organik ataupun anorganik. Beberapa perekat organik antara lain minyak mentah, pati dan molase. Perekat anorganik meliputi tanah liat, natrium silikat dan semen [46].
Jambu mete (Anacardium occidentale L) termasuk dalam divisi
Spermatophyta, sub divisi Angisopermae, kelas Dicotyledoneae, ordo Sapindales,
famili Anacardiaceae, genus Anacardium, dan spesies Anarcadium occidentale L. [16]. Jambu mete berasal dari Brazil dan ditemukan pada ketinggian 1-1200 m dpl di daerah tropis. Nama umum dari tanaman ini adalah jambu monyet tetapi di beberapa daerah dikenal dengan nama lain. Nama jambu mete berasal dari daerah Jawa dan terkadang disebut juga jambu mede. Di daerah Sumatera dikenal dengan nama gaju atau jambu erang sedangkan di Kalimantan dikenal dengan nama jambu parang, jambu sepal, jambu gayus, jambu seran ataupun janggus [47].
Jambu mete merupakan hasil perkebunan yang cukup penting dan merupakan komoditi ekspor sehingga jambu mete ikut berperan dalam menyumbang devisa negara dan memberikan keuntungan bagi petani. Tanaman jambu mete pada tahun 2003 saja sudah memiliki areal yang cukup luas sekitar 581.641 ha dengan total produksi 112.509 ton. Pada umumnya tanaman ini tersebar di berbagai daerah di Indonesia bagian Timur seperti Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Sulawesi Tenggara [48].
Daun jambu mete mengandung beberapa senyawa kimia seperti tannin, asam anakardat, kardol, karbohidrat, protein lemak, vitamin, mineral, fenol, asam hidroksi benzoat, glikosida kermferol, glikosida dan kuersetin. Senyawa tannin, kardol dan asam anakardat lebih banyak terdapat pada daun jambu mete muda daripada daun jambu mete tua. Daun jambu mete mengandung tannin dengan kadar 4,15% [60]. Tannin adalah gabungan senyawa fenolat dengan berat molekul 500-3000 [49]. Tannin menyebabkan daun jambu mete bersifat adhesif karena memiliki sifat gelatin [16]. Gelatin merupakan polimer yang bisa bersifat sebagai
gelling agent (bahan pembuat gel) dan bersifat mengikat. Oleh karena itu, perekat berbasis tannin sudah banyak digunakan pada panel kayu dan sudah dikomersialkan sejak tahun 1971 karena melekat dengan cukup baik [50 dan 51].