KARYA TULIS
PAPAN PARTIKEL DARI AMPAS TEBU
(Saccharum officinarum)
Disusun Oleh:
APRI HERI ISWANTO, S.Hut, M.Si NIP. 132 303 844
KATA PENGANTAR
Puji syukur pada Allah SWT atas segala nikmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan karya tulis mengenai “Papan partikel dari ampas tebu
(Saccharum officinarum)“.
Tulisan ini membahas tentang pemanfaatan ampas tebu sebagai bahan baku
papan partikel. Penulis berharap semoga karya tulis ini dapat memberikan tambahan
informasi dibidang biokomposit kayu.
Akhirnya penulis tetap membuka diri terhadap kritik dan saran yang
membangun dengan tujuan untuk menyempurnakan karya tulis ini.
Januari, 2009
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ...i
DAFTAR ISI...ii
DAFTAR TABEL...iii
DAFTAR GAMBAR ...iv
PENDAHULUAN ...1
TEBU (Saccharum officinarum)...2
PERLAKUAN PERENDAMAN ...5
HASIL DAN PEMBAHASAN ...6
KESIMPULAN...10
DAFTAR TABEL
No Keterangan Halaman
1 Potensi Tebu di Sumatera Utara 3
2 Inventarisasi Beberapa Sumber Utama Bio-based Composite 3
3 Komponen Kimia Beberapa Serat Penting 4
4 Sifat Mekanis Beberapa Serat Penting 4
5 Dissolved sugar content of bagasse 6
6 Physical properties of board 6
DAFTAR GAMBAR
No Keterangan Halaman
PENDAHULUAN
Kondisi hutan Indonesia menunjukkan produktivitas yang semakin menurun,
padahal kebutuhan kayu semakin meningkat. Untuk mengatasi masalah ini maka perlu
dilakukan berbagai usaha antara lain efisiensi pemanfaatan kayu, pemanfaatan kayu
secara total serta mencari alternatif melalui pengembangan teknologi pengolahan kayu
dan bahan berlignoselulosa lainnya.
Tebu merupakan salah satu komoditi pertanian yang mengandung unsur
lignoselulosa sehingga berpotensi sebagai bahan baku dalam pembuatan papan
partikel. Walker (1993) mengemukakan bahwa ampas tebu merupakan sumber
alternatif utama dalam pembuatan papan partikel. Menurut Rowell (1998),
berdasarkan inventarisasi beberapa sumber utama bio-based composite keberadaan
bagase mencapai 75 juta ton berdasarkan berat keringnya.
Selama ini pemanfaatan tebu masih terbatas pada industri pengolahan gula
dengan hanya mengambil airnya, sedangkan ampasnya sekitar 35 - 40% dari berat tebu
yang digiling hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar industri atau mungkin dibuang
sehingga menjadi limbah. Atchinson (1985) dalam Walker (1993) mengemukakan
bahwa terdapat perhitungan secara lengkap dari kegunaan ampas tebu untuk
memproduksi papan serat dan papan partikel, adalah sebuah pemborosan sumber yang
telah mempunyai harga ekonomi jika hanya sebagai bahan bakar untuk pabrik gula.
Ampas tebu cocok sebagai produk pabrik terutama sekali pada medium padat. Melalui
pembuatan papan partikel dari ampas tebu diharapkan terjadi peningkatan nilai tambah
dari tanaman tebu.
Tebu memiliki kandungan zat ekstraktif terutama gula atau pati sehingga dapat
menghambat proses perekatan dan akan menurunkan sifat papan partikel yang
dihasilkan. Menurut Maloney (1993), zat ekstraktif berpengaruh terhadap konsumsi
perekat, laju pengerasan perekat dan daya tahan papan partikel yang dihasilkannya.
Perendaman partikel merupakan perlakuan yang cukup efektif untuk mengurangi
TEBU (Saccharum officinarum) Botani Tebu (Saccharum officinarum)
Tebu (Saccharum officinarum) merupakan tanaman perkebunan semusim, yang
mempunyai sifat tersendiri, sebab di dalam batangnya terdapat zat gula. Tebu termasuk
keluarga rumput-rumputan (famili Graminae). Akar tanaman tebu adalah akar serabut
dan tanaman ini termasuk dalam kelas monocotyledone (Supriyadi, 1992).
Klasifikasi botani tanaman tebu adalah sebagai berikut (Slamet, 2004) :
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Agiospermae
Kelas : Monocotyledonae
Famili : Poaceae
Genus : Saccharum
Spesies : Saccharum officinarum
Tanaman tebu mempunyai batang yang tinggi kurus, tidak bercabang, dan
tumbuh tegak. Tanaman yang tumbuh baik tinggi batangnya dapat mencapai 3-5 meter
atau lebih. Pada batangnya terdapat lapisan lilin yang berwarna putih keabu-abuan.
Batangnya beruas-ruas dengan panjang ruas 10-30 cm. Daun berpangkal pada buku
batang dengan kedudukan yang berseling (Penebar Swadaya, 2000).
Tebu dapat hidup dengan baik pada ketinggian tempat 5 – 500 meter di atas
permukaan laut (mdpl), pada daerah beriklim panas dan lembab dengan kelembaban >
70 %, hujan yang merata setelah tanaman berumur 8 bulan dan suhu udara berkisar
antara 28 – 34 0C (Slamet, 2004).
Ampas Tebu (Bagase)
Ampas tebu (bagase) adalah bahan sisa berserat dari batang tebu yang telah
mengalami ekstraksi niranya dan banyak mengandung parenkim serta tidak tahan
disimpan karena mudah terserang jamur. Istilah bagase (bagasse) ini mula-mula
dipakai di negara Prancis untuk ampas dari perasan minyak zaitun (olive), lalu oleh
Persatuan Teknisi Gula Internasional dipakai untuk residu hasil perasan tebu (Muliah,
1975 dalam Muharam, 1995).
Gambar 1. Ampas Tebu (Bagase)
Ampas tebu merupakan hasil samping dari proses ekstraksi cairan tebu.
Dimanfaatkan sebagai bahan bakar pabrik, bahan industri kertas, papan partikel dan
media untuk budidaya jamur atau dikomposisikan untuk pupuk (Slamet, 2004).
Potensi Tebu
Potensi tebu di Sumatera Utara dan inventarisasi ampas tebu sebagai sumber
bio-based composite disajikan pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1. Potensi Tebu di Sumatera Utara
Perkebunan Rakyat PTPN
Produksi (Ton) Tahun
Luas (Ha) Produksi (Ton) Luas (Ha)
SHS Tetes 1999 1915 18662 13848 73404 54103
2000 1746 9502 12640 57203 43021
2001 760 3235 11197 32151 45529
2002 760 3235 13875 45529 48856 Sumber : Badan Pusat Statistik (2002)
Volume ekspor tebu tahun 2000 adalah sebesar 43.793,00 ton dengan
pemasukan $ 40.557,00 dari volume total perkebunan sebesar 2.913.543,93 ton dengan
pemasukan total $ 1.253.985,07 (Dinas Perkebunan Sumatera Utara, 2000).
Tabel 2. Inventarisasi Beberapa Sumber Utama Bio-based Composite
No. Sumber Serat Volume (Dry metric tons)
1 Kayu 1.1750.000.000 2 Jerami 1.145.000.000 3 Batang, tangkai 970.000.000
4 Bagase Tebu 75.000.000
5 Alang-alang 30.000.000 6 Bambu 30.000.000 7 Serabut Kapas 15.000.000 8 Biji 8.000.000 9 Papirus 5.000.000
Kandungan Tebu
Bila tebu dipotong akan terlihat serat jaringan pembuluh (vascular bundle) dan
sel parenkim serta terdapat cairan yang mengandung gula. Serat dan kulit batang
sekitar 12,5% dari berat tebu. Ampas adalah hasil samping dari proses ekstraksi
(pemerahan) cairan tebu. Dari satu pabrik dapat dihasilkan ampas tebu sekitar 35-40%
dari berat tebu yang digiling (Penebar Swadaya, 2000). Menurut Muliah (1975) dalam
Muharram (1995), tanaman tebu umumnya menghasilkan 24-36% bagase tergantung
pada kondisi dan macamnya. Bagase mengandung air 48-52% (rata-rata 50%), gula
2,5-6% (rata-rata 3,3 %), dan serat 44-48% (rata-rata 47,7%). Komponen kimia sabut
dibandingkan dengan bahan baku serat lainnya ditampilkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Komponen Kimia Beberapa Serat Penting
Serat Lignin (%) Selulosa (%) Hemiselulosa (%)
Sumber : Sreekala et al (1997) dalam Hakim (2002)
Sifat Mekanis Ampas Tebu
Beberapa sifat mekanis serat-serat penting dapat ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Sifat Mekanis Beberapa Serat Penting
Serat Kekuatan tarik (MPa) Pemanjangan (%) Kekerasan (MPa)
Tandan sawit 248 14 2.000
Sumber : Sreekala et al (1997) dalam Hakim (2002)
Atchinson (1985) dalam Walker (1993) mengemukakan bahwa terdapat
perhitungan secara lengkap dari kegunaan ampas tebu untuk memproduksi papan serat
dan papan partikel. Merupakan sebuah pemborosan sumber yang telah mempunyai
harga ekonomi jika hanya sebagai bahan bakar untuk pabrik gula. Ampas tebu cocok
PERLAKUAN PERENDAMAN
Gula atau zat ekstraktif lainnya dapat mengurangi keteguhan rekat karena dapat
menghalangi perekat untuk bereaksi dengan komponen dalam dinding sel dari kayu
seperti selulosa. Makin banyak zat ekstraktif dalam suatu kayu, maka makin banyak
pula pengaruhnya terhadap keteguhan rekat. Salah satu cara untuk mengurangi zat
ekstraktif ini adalah dengan cara perendaman (Sutigno, 2000). Maksud dari perlakuan
pendahuluan adalah untuk mengurangi zat ekstraktif sehingga papan partikelnya akan
lebih baik (Kliwon, 2002).
Zat ekstraktif berpengaruh terhadap konsumsi perekat, laju pengerasan perekat
dan daya tahan papan partikel yang dihasilkannya. Selain itu bahan ekstraktif yang
dapat menguap dapat menyebabkan terjadinya blowing atau deliminasi pada proses
pengempaan (Maloney, 1993).
Perendaman partikel berpengaruh positif terhadap pengembangan papan
partikel, yaitu semakin lama partikel kayu direndam di dalam air dingin semakin
rendah pengembangan tebal papan partikel yang dihasilkan. Hal ini berhubungan
dengan kadar ekstraktif yaitu dengan adanya perlakuan perendaman partikel kayu di
dalam air dingin akan melarutkan sebagian zat ekstraktif yang mengakibatkan daya
rekatnya lebih kuat (Kliwon, 2002).
Perendaman dalam air dingin selama 24 jam sudah cukup untuk mengeluarkan
dan melarutkan beberapa senyawaan dalam kayu. Kelarutan dengan air panas dapat
menimbulkan hidrolisis beberapa lignin dan resin. Kelarutan dalam air panas tersebut
akan menghasilkan asam organik bebas. Sifat tersebut menyebabkan bagian yang larut
dalam air panas selalu lebih besar daripada dalam air dingin (Riyadi, 2004).
Dengan menggunakan air panas, dapat larut zat-zat seperti getah, lilin, pektin,
zat warna dan protein (Setyohadi, 2004). Kamil (1970) dalam Saputra (2004)
menambahkan zat ekstraktif yang larut dalam air panas meliputi garam-garam
anorganik, garam-garam organik, gula siklotol, gum pektin, galaktan, tanin, pigmen,
polisakarida, dan komponen-komponen lain yang terhidrolisa. Hadi (1988)
mengemukakan bahwa perendaman panas sangat berpengaruh positif terhadap
stabilitas dimensi papan partikel. Perendaman selama dua jam merupakan perlakuan
pendahuluan yang paling efisien karena papan partikel yang dihasilkan memiliki
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Kadar Gula Terlarut
Table 5. Dissolved sugar content of bagasse
Particle treatment Parameter
Cold water soaking (24 hours)
Hot water soaking (2 hours) Dissolved sugar content (%) 3.07 3.47
Kadar ekstraktif (gula dan pati) yang terkandung dalam ampas tebu berkurang
dengan adanya perlakuan perendaman. Sutigno (2000) menjelaskan bahwa salah satu
cara untuk mengurangi zat ekstraktif adalah dengan cara perendaman. Kadar ekstraktif
terlarut untuk perlakuan perendaman panas lebih besar dari pada perendaman dingin.
Riyadi (2004) menjelaskan bahwa kelarutan dengan air panas dapat menimbulkan
hidrolisis beberapa lignin dan resin. Kelarutan ini akan menghasilkan asam organik
bebas, sifat tersebut menyebabkan bagian yang terlarut dalam air panas selalu lebih
besar dari pada kelarutan dalam air dingin.
B. Sifat Fisis Papan Partikel
Table 6. Physical properties of board
Particle treatment
Nilai kerapatan hasil penelitian ini berkisar antara 0.70 - 0.72 g/cm3 dengan
rata-rata 0.71 g/cm3. Perlakuan perendaman menyebabkan penurunan nilai kerapatan, hal
ini diduga karena dengan prendaman menyebabkan terjadinya kelarutan zat ekstraktif.
Darmawan (1994) menjelaskan dalam kaitannya dengan kerapatan, maka zat ektraktif
sangat berpengaruh terhadap kematangan perekat.
yang dihasilkan tidak sesuai dengan target. Kerapatan akhir papan partikel dipengaruhi
oleh beberapa faktor seperti jenis kayu (kerapatan kayu), besarnya tekanan kempa,
jumlah partikel kayu dalam lapik, kadar perekat serta bahan tambahan lainnya ( Kelley
1997 dalam Sidabutar 2000). Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan dalam
penelitian ini telah memenuhi standar yang dipersyaratkan dalam JIS A 5908-2003
(0.4 - 0.9 g/cm3) dan SNI 03-2105-1996 (0.5 - 0.9 g/cm3).
Kadar Air (Moisture content)
Nilai kadar air (KA) hasil penelitian ini berkisar antara 9.58 – 15.71% dengan
rata-rata 12.64%. Kadar air tanpa perlakuan perendaman lebih tinggi, hal ini
dikarenakan pati dan gula dalam ampas tebu bersifat higroskopis. Berkurangnya pati
dan gula melalui perendaman membuat perekat lebih mudah masuk sehingga ikatan
partikel dengan perekat lebih kuat akibatnya kadar airnya menjadi rendah. Nilai kadar
air papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar yang
dipersyaratkan dalam JIS A 5908-2003 (5 – 13%) dan SNI 03-2105-1996 (<14%),
kecuali papan partikel kontrol.
Daya Serap Air (Water absorption)
Nilai daya serap air (DSA) hasil penelitian ini berkisar antara 52.27 – 75.96%
dengan rata-rata 63.68%. Bila dibandingkan dengan kontrol, perlakuan perendaman
menyebabkan penurunan nilai DSA, hal ini diduga karena perekat yang masuk
kedalam rongga pada ampas tebu semakin banyak sehingga ikatan rekat antar partikel
semakin kuat yang menyebabkan berkurangnya ruang kosong yang dapat dimasuki
oleh air. Muharam (1995) mengemukakan bahwa kontak antar partikel semakin rapat,
air akan sulit masuk kedalam papan partikel. Pada papan dengan perlakuan
perendaman, penurunan kadar gula sebesar 3.07 - 3.47% berkontribusi positif terhadap
penurunan kadar air sekitar 25%. Pengaruh ini belum terlalu signifikan dikarenakan
adanya pengaruh faktor lain seperti perekat yang digunakan pada penelitian ini yaitu
perekat urea formaldehida yang notabene adalah perekat untuk papan partikel tipe
interior.
Pengembangan Tebal (Thickness swelling)
dengan rata-rata 18.05%. Riyadi (2004) mengemukakan bahwa pengembangan tebal
diduga ada hubungannya dengan arbsorpsi air, karena semakin banyak air yang diserap
dan memasuki struktur serat maka semakin besar perubahan dimensi yang dihasilkan.
Nilai pengembangan tebal papan partikel untuk perlakuan perendaman dalam air panas
selama 2 jam telah memenuhi standar yang dipersyaratkan dalam JIS A 5908-2003 dan
SNI 03-2105-1996 (maksimal 12%) sedangkan untuk papan kontrol dan perlakuan
perendaman dalam air dingin selama 24 jam belum memenuhi standar.
C. Sifat Mekanis Papan Partikel
Table 7. Mechanical properties of board
Particle treatment
Hot water soaking (2 hours)
Modulus of Rupture (kg/cm2) 79.65 98.82 118.79
Modulus of Elasticity (kg/cm2) 7548 8084 8909
Internal Bond (kg/cm2) 1.16 1.34 1.85
Screw holding power (kg) 23.55 26.85 28.40
Keteguhan patah (Modulus of Rupture)
Nilai keteguhan patah (MOR) hasil penelitian ini berkisar antara 79.65 – 118.79
kg/cm2 dengan rata-rata 99.22 kg/cm2. Nilai MOR meningkat pada perlakuan
perendaman diduga karena zat ekstraktif yang terkandung didalam partikel ampas tebu
telah larut dalam air sehingga daya rekat perekat semakin baik. Muharam (1995)
mengemukakan bahwa semakin rapat dan semakin luasnya daerah kontak antar
partikel akan menghasilkan kekuatan lembaran yang tinggi. Nilai keteguhan patah
papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar yang
dipersyaratkan dalam JIS A 5908-2003 dan SNI 03-2105-1996 (minimal 80 kg/cm2)
kecuali papan partikel kontrol.
Keteguhan lentur (Modulus of Elasticity)
Nilai keteguhan lentur (MOE) hasil penelitian ini berkisar antara 7548 – 8909
Oey (1975) dalam Muharam (1995) mengemukakan bahwa empulur mengandung sel
parenkim sampai 30%, serta empulur memiliki sifat yang tidak memberikan kekuatan
sehingga menghasilkan kekuatan papan yang kurang baik. Maloney (1993)
menyatakan bahwa nilai MOE dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat
yang digunakan, daya ikat perekat dan panjang serat. Nilai keteguhan lentur papan
partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini belum memenuhi standar yang
dipersyaratkan dalam JIS A 5908-2003 (minimal 20,000 kg/cm2) dan SNI
03-2105-1996 (minimal 15,000 kg/cm2) kecuali papan partikel kontrol.
Keteguhan rekat internal (Internal Bond)
Nilai keteguhan rekat internal (IB) hasil penelitian ini berkisar antara 1.16 - 1.85
kg/cm2 dengan rata-rata 1.51 kg/cm2. Nilai IB semakin meningkat dengan perlakuan
perendaman, hal ini diduga karena zat ektraktif yang berpengaruh pada daya rekat
(glueability) dari perekat telah berkurang. Nilai keteguhan rekat internal papan partikel
yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar yang dipersyaratkan
dalam JIS A 5908-2003 dan SNI 03-2105-1996 (minimal 1.5 kg/cm2) kecuali papan
partikel kontrol.
Kuat Pegang Sekrup (Screw holding power)
Nilai kuat pegang sekrup (KPS) hasil penelitian ini berkisar antara 23.55 – 28.40
kg dengan rata-rata 51.95 kg. Nilai KPS papan yang dihasilkan belum memenuhi
standar yang disyaratkan dalam JIS A 5908-2003 dan SNI 03-2105-1996 (minimal 30
kg). Hal ini dikarenakan ukuran partikel yang cukup panjang (+/- 3 cm) sehingga
menyebabkan penggulungan partikel sehingga distribusi perekat dalam papan kurang
merata. Maloney (1993) mengemukakan bahwa penggunaan partikel yang terlalu
panjang cenderung membuat partikel saling menggulung sehingga distribusi perekat
menjadi tidak merata.
KESIMPULAN
1. Perlakuan perendaman partikel berupa perendaman dingin selama 24 jam dan air
panas selama 2 jam berpengaruh terhadap sifat fisis dan mekanis papan partikel
2. Papan partikel terbaik dari hasil penelitian ini adalah papan yang dihasilkan dari
perlakuan perendaman partikel dalam air panas selama 2 jam.
REFERENSI
Dinas Perkebunan. 2000. Data Statistik Perkebunan Sumatera Utara Tahun 2000. Dinas Perkebunan Provinsi Sumatera Utara. Sumatera Utara.
Hakim, L. 2002. Pengembangan Teknologi Papan Komposit dari Limbah Batang Pisang pada Berbagai Variasi Konsentrasi NaOH. Skripsi Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tidak dipublikasikan.
Hadi, Y.S. 1988. Pengaruh Randaman Panas Partikel Kayu Terhadap Stabilitas Dimensi Papan Partikel Meranti Merah. Buletin Jurusan Teknologi Hasil Hutan. IPB. Bogor. Vol 2(1) : 16 – 24.
Japanese Standard Association. 2003. Japanesse Industrial Standard Particle Board
JIS A 5908. Japanese Standard Association. Jepang.
Kliwon, S. 2002. Sifat Papan Partikel dari Kayu Mangium. Buletin Penelitian Hasil Hutan.Vol. 20 (3) : 195 – 206.
Maloney, T.M. 1993. Modern Particleboard and Dry Process Fiberboard
Manufacturing. Miller Freeman Inc. San Francisco.
Muharam, A. 1995. Pengaruh Ukuran Partikel dan Kerapatan Lembaran Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Ampas Tebu. Skripsi Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tidak dipublikasikan.
Riyadi, C. 2004. Sifat Fisis dan Mekanis Papan Serat dari Limbah Batang Pisang (Musa sp.) pada Berbagai Perlakuan Pendahuluan dan Kadar Parafin. Skripsi Departemen Teknologi Hasil Hutan. Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tidak dipublikasikan.
Rowell, R.M. 1998. The State of Art and Future Development of Bio-Based Composite
Science and Technology Towards the 21st Century : Proceedings of The Fourth Pasific Rim Bio-Based Composites Symposium. 2-5 November 1998.
Bogor.
Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Tidak dipublikasikan.
Slamet. 2004. Tebu (Saccharum officinarum). http://warintek.progressio.or.id/ tebu/perkebunan/warintek/merintisbisnis/progressio.htm. [19 Oktober 2004].
Supriyadi, A. 1992. Rendemen Tebu : Liku-Liku Permasalahannya. Kanisius. Yogyakarta.
Sutigno, P. 2000. Perekat dan Perekatan. Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan. Bogor.
Penebar Swadaya. 2000. Pembudidayaan Tebu di Lahan Sawah dan Tegalan. Penebar Swadaya. Jakarta.
