BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 AREN (Arenga pinnata)
Pohon aren (Arenga pinnata) merupakan pohon yang belum banyak
dikenal. Banyak bagian yang bisa dimanfaatkan dari pohon ini, misalnya akar
untuk obat tradisional dan peralatan, batang untuk berbagai macam peralatan dan
bangunan dan daun muda atau janur untuk pembungkus atau pengganti kertas
rokok [7].
Adapun produk utama tanaman aren adalah nira yang biasanya diolah
menjadi gula aren dan tuak, kolang-kaling, ijuk, dan tepung. Setiap pohon dapat
menghasilkan 15 liter nira per hari dengan rendemen gula 12%. Sementara ijuk
yang dihasilkan rata-rata 2 kg/pohon/tahun, kolang-kaling 100 kg/pohon/tahun,
dan tepung 40 kg/pohon bila tanaman tidak disadap niranya. Kayu aren dapat
diolah menjadi mebel atau kerajinan tangan [16].
Batang aren dibungkus oleh pelepah daun dan ijuk yang melekat pada
pangkal pelepah [16]. Batang aren terdiri dari dua bagian yaitu bagian luar
(perifer) yang bewarna hitam dan keras serta bagian sentral (empulur) yang
berwarna putih dan lunak [6]. Tepung (pati) yang diperoleh dari ekstraksi bagian
sentral batang biasanya dilakukan setelah pohon tidak lagi produktif menghasilkan
nira. Empulur batang aren berkadar tepung 48,9 %. [16].
2.2 ARANG
Arang merupakan bahan padat berpori yang mengandung 85–95 % karbon
dan dihasilkan melalui proses karbonisasi pada suhu tinggi) [17]. Sebagian besar
pori – pori arang masih tertutup oleh hidrokarbon, tar dan senyawa organik lain
yang komponennya terdiri dari karbon tertambat (fixed carbon), abu, air, nitrogen
dan sulfur [10].
Arang juga dapat berarti residu hitam berbentuk padatan berpori yang
dihasilkan dengan menghilangkan kandungan air dan komponen volatile dari
bahan-bahan yang mengandung karbon melalui pemanasan pada suhu tinggi [13].
Selain sebagai sumber energi untuk menghasilkan panas, arang juga
dimanfaatkan sebagai adsorben (penyerap) melalui proses aktivasi yang disebut
dengan arang aktif [18]. Bioarang merupakan arang yang diperoleh dari hasil
karbonisasi aneka macam bahan hayati atau biomassa sebagai bahan baku,
misalnya kayu, pelepah, dedaunan, sekam padi atau limbah pertanian lainnya [19].
Arang selanjutnya digunakan menjadi briket arang melalui proses pengolahan.
Adapun sifat fisika dan kimia arang dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang [20]
Variabel Ketentuan
Arang digunakan sebagai bahan bakar industri metalurgi sebelum revolusi
industri. Arang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor,
menggerakkan mobil atau bus [21]. Sampai saat ini, masyarakat masih
menggunakan arang untuk memasak atau memanggang.
2. Sumber unsur hara P dan K
Arang berasal dari berbagai sumber dan komposisi bahan yang berbeda.
sehingga menyebabkan kemampuan mempengaruhi penyediaan fosfor dan
kalium pada tanah. Arang juga mempunyai potensi sebagai penyerap dan
pelepas unsur hara dalam bidang kesuburan tanah [22].
3. Media seni rupa
Arang digunakan dalam seni rupa seperti pensil atau krayon. Arang memiliki
sifat lembut, ringan dan hitam sehingga sangat disenangi pelukis dalam
membuat sketsa sebab sketsa yang dihasilkan sangat jelas [21].
2.3 KARBONISASI
Karbonisasi didefinisikan sebagai suatu proses penghancuran zat organik
menjadi arang pada keadaan tanpa udara [22]. Karbonisasi atau pirolisis adalah
proses dekomposisi kimia dengan meggunakan pemanasan tanpa adanya oksigen.
Proses ini atau disebut juga proses karbonasi atau yaitu proses untuk memperoleh
karbon atau arang, disebut juga ”High Temperature carbonization” [23].
Karbonisasi biomassa atau yang lebih dikenal dengan pengarangan adalah suatu
proses untuk menaikkan nilai kalor biomassa dan dihasilkan pembakaran bersih
dengan sedikit asap.
Adapun proses pengarangan atau karbonisasi terbagi atas empat tahap, yaitu:
1. Tahap penguapan air, yaitu pada suhu 100 – 105 oC.
2. Tahap penguraian hemiselulosa dan selulosa menjadi larutan piroglinat, yaitu
pada suhu 200 – 240 oC.
3. Tahap proses depolimerisasi dan pemutusan ikatan C-O dan C-C, yaitu pada
suhu 240 – 400 oC.
4. Tahap pembentukan lapisan aromatik, yaitu pada suhu lebih dari 400 oC dan
lignin masih terus terurai hingga suhu 500 oC. Pada suhu lebih dari 600 oC,
terjadi proses pembesaran luas permukaan arang [11].
Hasil karbonisasi berupa arang yang tersusun atas karbon dan berwarna
pembakaran tanpa menggunakan oksigen. Adapun tujuannya ialah melepaskan zat
terbang (volatile matter) yang terkandung dalam biomassa tersebut [24]. Volatile
matter terdiri dari metan, senyawa hidrokarbon, hidrogen dan nitrogen. Sementara karbon yang terkandung di dalam bahan akan tetap karena pembakaran
dilakukan tanpa oksigen (O2) [12].
Laju pembakaran arang tergantung pada laju reaksi antara karbon dan
oksigen pada permukaan dan laju difusi oksigen pada lapis batas dan bagian
dalam dari arang. Reaksi permukaan terutama membentuk CO. Diluar partikel,
CO akan bereaksi lebih lanjut membentuk CO2. Pembakaran akan menyisakan
material berupa abu. Karbon yang terkandung dalam arang akan bereaksi dengan
oksigen pada permukaan membentuk CO menurut reaksi berikut :
C + 1/2 O2 CO [25]
Permukaan karbon juga bereaksi dengan karbondioksida dan uap air
dengan reaksi reduksi sebagai berikut
C + CO2 2CO
C + H2O CO + H2 [25]
Selama proses karbonisasi, gas-gas yang bisa terbakar seperti CO, CH4, H2 ,
formaldehid, metana, asam formiat dan asam asetat serta gas yang tidak bisa
terbakar seperti CO2 dan H2O akan dilepaskan [25].
2.4 KARAKTERISTIK BIOARANG
Adapun bioarang yang dihasilkan tentunya harus sesuai dengan kriteria
yang berlaku sehingga bioarang dapat disebut layak sebagai bahan bakar.
Penetapan kualitas arang umumnya dilakukan terhadap kombinasi sifat kimia dan
fisika yaitu:
1. Sifat Fisika :
Kadar air
Kadar air merupakan kandungan air dalam arang dengan kondisi kering
udara. Pada saat arang keluar dari tungku pengarangan, kadar air yang
udara sangat cepat, sehingga dalam waktu singkat kadar air mencapai kadar
air keseimbangan dengan udara sekitarnya. Arang yang berkualitas baik yang
dipasarkan adalah arang yang mempunyai kadar air 5-10 % [26].
2. Sifat Kimia :
Kadar abu
Kadar abu merupakan jumlah sisa dari akhir proses pembakaran. Residu
tersebut berupa zat-zat mineral yang tidak hilang selama proses
pembakaran. Salah satu unsur utama abu adalah silika dan pengaruhnya
kurang baik terhadap nilai kalor yang dihasilkan. Kadar abu setiap arang
berbeda-beda tergantung jenis kayu, letak kayu dalam pohon, dan kandungan
kulit kayu. Arang yang baik mempunyai kadar abu sekitar 3% [26].
Kadar zat menguap
Zat mudah menguap adalah zat selain air, yaitu karbon terikat dan abu yang
terdapat di dalam arang, yang terdiri atas cairan dan sisa yang tidak habis dalam
proses karbonisasi. Kadar zat mudah menguap ini tergantung pada proses
pengarangan dan temperatur yang diberikan. Apabila proses karbonisasi lama dan
temperatur karbonisasi ditingkatkan akan semakin menurunkan persentase kadar
zat menguapnya [26].
Kadar karbon terikat
Kadar karbon terikat adalah fraksi C dalam arang. Kadar karbon
terikatdipengaruhi oleh kadar zat mudah menguap dan kadar abu. Semakin besar
kadar zat menguap dan kadar abu maka akan menurunkan kadar karbon terikat.
Kadar karbon terikat dalam arang kayu berkisar 50-95 %. Arang kayu yang
berkulitas baik yang mempunyai kadar karbon terikat antara 70-80 % [26].
Nilai kalor bakar
Nilai kalor bakar adalah nilai panas yang ditimbulkan oleh arang akibat adanya
reaksi pembakaran pada volume tetap. Arang dengan nilai kalor bakar yang
tinggi sangat disukai, baik untuk keperluan rumah tangga ataupun industri [26].
Menurut Smisek dan Cerny (1970) [27] arang yang berkualitas harus memenuhi
1. Mempunyai kandungan arang (fixed carbon) diatas 75%
2. Cukup keras ditandai dengan tidak mudah dan hancur
3. Kadar abunya tidak lebih dari 5%
4. Kadar zat menguapnya tidak lebih dari 15%
5. Kadar airnya tidak lebih dari 15%
6. Tidak tercemar oleh unsur-unsur yang membahayakan atau kotoran lainnya
2.4 ANALISIS EKONOMI
Ketersedian bahan bakar minyak bumi terbatas dan sifatnya tidak
terbarukan, sehinga diprediksikan akan terjadi kelangkan bahan bakar minyak dan
menimbulkan adanya krisis energi [1]. Kebutuhan minyak bumi yang semakin
besar merupakan tantangan yang perlu diantisipasi dengan mencari sumber energi
alternatif [2]. Untuk itulah diperlukan suatu alternatif dalam pembuatan bahan
bakar dengan pemanfaatan dari bahan organik misalnya dengan pemanfaatan
pelepah aren.
Pohon aren (Arenga pinnata) merupakan pohon yang belum banyak
dikenal. Banyak bagian yang bisa dimanfaatkan dari pohon ini, misalnya akar
untuk obat tradisional dan peralatan, batang untuk berbagai macam peralatan dan
bangunan dan daun muda atau janur untuk pembungkus atau pengganti kertas
rokok [7]. Salah satu pemanfaatan dari aren adalah dengan memanfaatkan pelepah
aren untuk dijadikan bioarang
Adapun analisis ekonomi estimasi pembuatan bioarang dari pelepah aren
adalah sebagai berikut
Pelepah Aren = Rp 600 / kg [28]
Rendemen yang didapat pada kondisi optimum adalah sebesar 67,9 %
Sehingga diperoleh arang sebesar :
0,679 x 1 kg = 679 g = 0,679 kg
Harga jual arang adalah sebesar Rp. 4000 / kg arang [29]
0,679 x Rp. 4000 = Rp. 2716
Laba yang diperoleh tiap produksi 1 kg pelepah aren adalah
![Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Arang [20]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3821045.1834445/2.595.173.454.455.629/tabel-sifat-fisika-kimia-arang.webp)
