Penulis :
Dra. Gusmailina, M.Si Dra. Sri Komarayati
Prof. Ris. Dr. Gustan Pari, M.Si Editor :
Prof. Ris. Dr. Ir. Pratiwi, M.Sc Dr. Ika Heriansyah, S.Hut., M.Agr Penyunting :
Ir. Didik Purwito, M.Sc Ir. Erna Rushernawati Penerbit :
Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Jl. Gunung Batu No.5
Bogor – 161999
web: www.pustekolah.org
Di pasar dunia, Indonesia termasuk salah satu negara pengekspor arang terbesar selain China, Malaysia, Afrika Selatan dan Argentina. Produksi arang kualitas ekspor di Indonesia pada umumnya diperoleh dari usaha kecil dan menengah (UMKM) dengan teknik dan proses yang beragam sehingga mutu arang yang dihasilkan juga beragam.
Tak ada yang tak mengenal arang, karena keberadaannya di muka bumi ini sudah ada sejak ribuan tahun silam, walaupun awal penggunaannya masih ditujukan untuk keperluan rumah tangga seperti memasak, memanggang makanan atau untuk seterika. Setelah banyak hasil penelitian tentang arang, maka diketahui bahwa sifat dan karakteristik arang yang unik dapat diaplikasikan pada berbagai kebutuhan hidup, diantaranya sebagai bahan obat-obatan, kosmetik, peralatan mandi, bahan kain asal serat arang, filter rokok, membangun kesuburan lahan, dan lain-lain.
Mengingat banyaknya kegunaan yang dimiliki arang bagi kehidupan manusia, pengkajian terhadap manfaatnya yang menakjubkan pun telah banyak dilakukan. Di antara sifat dan keunikan arang yaitu memiliki pori-pori kecil yang sangat banyak, sehingga satu gram arang mempunyai luas permukaan sekitar 250 meter persegi. Pori-pori ini dapat melekatkan zat-zat yang berlainan pada dindingnya, yang nantinya akan dilepaskan. Dengan karakteristik tersebut, maka arang mampu menyerap bau ruangan dan mengatur kelembaban suhu udara, di samping itu ion-ion negatif yang dihasilkan dapat memberikan efek rileks dan santai.
Terkait dengan arang sebagai pembangun kesuburan lahan, Pusat Litbang Hasil Hutan telah melakukan penelitian dan pengembangan, dan teknologi yang dihasilkan telah diterapkan dan diaplikasikan oleh kelompok tani di Kabupaten Cianjur.
Buku ”Membangun Kesuburan Tanah dengan Arang” menyajikan hasil penelitian dan pengembangan berupa informasi teknologi pembuatan dan pemanfaatan arang untuk kesuburan tanah.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi hingga diterbitkannya buku ini. Semoga apa yang disajikan dalam buku ini dapat memberi manfaat kepada semua pihak yang berkepentingan.
Bogor, Juli 2015 Kepala Pusat
iii
DAFTAR ISI
Hal.
KATA PENGANTAR --- i
DAFTAR ISI --- iii
DAFTAR TABEL --- v
DAFTAR GAMBAR --- vii
DAFTAR LAMPIRAN --- viii
I. PENDAHULUAN --- 1
II. ARANG --- 4
A. Sifat Arang --- 4
B. Manfaat Arang di Bidang Pertanian dan Peternakan --- 6
1. Arang untuk Soil Conditioning (membangun kesuburan tanah) --- 9
2. Penemuan Terra Preta --- 12
3. International Biochar Initiatif --- 13
4. Arang dan Karbon Offset --- 14
5. Siklus Carbon --- 17
6. Meningkatkan Aktivitas dan Populasi Mikroba Tanah --- 18
C. Kualitas Arang --- 20
1. Arang Serbuk Gergaji (ASG) --- 21
2. Arang Sekam Padi (ASP) --- 28
D. Aplikasi Arang --- 30
III. ARANG KOMPOS BIOAKTIF --- 33
A. Mengenal Arang Kompos Bioaktif (Arkoba) --- 33
1. Manfaat dan Keunggulan Arang Kompos Bioaktif (Arkoba) --- 34
2. Pentingnya Arkoba sebagai Suplai Bahan Organik Tanah --- 35
B. Potensi Bahan Baku Arkoba --- 37
C. Teknologi Pembuatan Arkoba --- 40
(Lanjutan)
D. Macam-macam Arang Kompos Bio Aktif (Arkoba) --- 43
1. Arkoba Sampah Kota --- 43
2. Arkoba dari Gulma (Tumbuhan Pengganggu) --- 46
3. Arkoba dari Limbah Industri Pulp dan Kertas --- 48
4. Arkoba dari Limbah Penyulingan Nilam --- 51
IV. APLIKASI ARKOBA, PROSPEK, DAN PELUANG --- 53
A. Aplikasi Arkoba --- 53
1. Produksi dan Aplikasi Arkoba di Desa Karyasari --- 53
2. Produksi dan Aplikasi Arkoba dari Garut --- 54
3. Pembuatan dan Aplikasi Arkoba di Kabupaten Muaro Jambi --- 57
4. Aplikasi Arkoba pada Tanaman Nilam --- 59
5. Aplikasi Arkoba pada Anakan/bibit Tanaman Jati --- 60
B. Prospek dan Peluang --- 60
V. PENUTUP --- 63 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel
Hal.
1. Beberapa sifat arang --- 5 2. Pemanfaatan arang di beberapa sektor --- 8 3. Pengaruh penambahan arang serbuk gergaji, arang kompos
dan cuka kayu terhadap anakan Sengon dan Jabon sampai
umur 10 bulan --- 10 4. Peranan arang dalam pembuatan arang kompos --- 32 5. Analisis unsur hara makro Arkoba dari limbah penyulingan
nilam --- 52 6. Perbandingan kualitas aragh kompos bioaktif Garut dengan
standar yang diakui --- 56 7. Efek penggunaan arkoba pada tanaman tembakau --- 57 8. Pengaruh penambahan arkoba terhadap rendemen minyak
nilam --- 59 9. Pengaruh penambahan arkoba terhadap kualitas minyak
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Hal.
1. Macam-macam arang --- 6
2. Mikroskopis pori arang --- 6
3. Temuan tanah hitam atau Terra Preta di lembah Amazon --- 13
4. Sketsa siklus karbon secara sederhana --- 18
5. Pengaruh aplikasi arang terhadap kondisi ph tanah (A) dan pengaruhnya terhadap perkembangan mikroorganisme tanah (B) --- 20
6. Manfaat arang --- 20
7. Pengaruh pemberian beberapa jenis arang terhadap pertumbuhan diameter batang tanaman Eucalyptus urophylla --- 23
8. Potensi beberapa jenis limbah sebagai bahan baku arang --- 24
9. Proses pembuatan arang serbuk gergaji dengan tungku semi kontinyu model P3HH --- 25
10. Sketsa tungku semi kontinyu model P3HH, 1997 --- 25
11. Arang serbuk gergaji --- 26
12. Pembuatan arang dengan tungku drum --- 27
13. Arang tempurung kelapa, arang sebetan/limbah kayu --- 28
14. Cara sederhana membuat arang sekam padi --- 30
15. Aplikasi arang pada lahan pertanian dan kehutanan --- 31
16. Pengaruh pemberian arang pada perkembangan akar tanaman Acacia mangium --- 31
17. (A) Aplikasi arang pada semai dan anakan Eucalyptus citriodora, (B) penampakan akar Gmelina arborea sampai 2 bulan, (C&D) Eucalyptus urophylla di lapangan sekitar Pustekolah --- 32
18. Sampah organik sebagai bahan baku Arkoba --- 38
19. Limbah penyulingan minyak nilam, pala dan cengkeh berpotensi sebagai bahan baku Arkoba --- 38
20. Sludge limbah padat industri pulp sebagai bahan baku potensial pembuatan Arkoba --- 38
21. Demo masak (2 & 3) dengan menggunakan biogas sampah kota yang dihasilkan dari teknologi Dranco (1) dan pembangkit listrik (4) --- 39
(Lanjutan)
23. Tahap awal proses pem-buatan Arkoba --- 42
24. Proses lanjutan pembuatan Arkoba --- 42
25. Pembuatan Arkoba di bawah tegakan Acacia mangium --- 42
26. Skema pembuatan Arkoba --- 43
27. Gulma sebagai bahan baku Arkoba --- 47
28. Proses pembuatan Arkoba dari di Desa Karyasari, kecamatan Leuwiliang, Kabupaten Bogor --- 47
29. Limbah padat industri pulp dan kertas --- 49
30. Limbah kulit kayu pada industri kertas --- 49
31. Limbah sludge yang memerlukan lahan luas untuk pembuangan --- 50
32. Pile composting limbah kulit dan sludge --- 50
33. Arkoba limbah penyulingan nilam --- 52
34. Pola pengelolaan nilam sekaligus pemanfaatan limbah --- 52
35. Aplikasi Arkoba pada beberapa jenis tanaman pertanian cabai gendot, brokoli dibawah tegakan Pinus, dan salderi (A) Aplikasi Arkoba pada tanaman kehutanan jati (B) --- 53
36. Transfer teknologi Arkoba kepada Kelompok Tani Rimba Sejahtera di Desa Karyasari, Leuwi. Liang, Kabupaten Bogor, serta aplikasi pada tanaman murbey (A), palawija, nilam dan tanaman Kehutanan (B) --- 54
37. Aplikasi Arkoba pada tanaman sayuran kol --- 55
38. Aplikasi Arkoba pada tanaman bunga --- 55
39. Aplikasi Arkoba pada lahan Gerhan di lokasi Ranca Salak, Kab. Garut (A); Arang kompos produksi Garut (B) --- 56
40. Pelatihan produksi Arkoba di Kabupaten Garut 58 41. Sosialisasi pembuatan Arkoba di Jambi --- 58
42. Aplikasi Arkoba pada tanaman cabai dan selederi di Jambi (A); Aplikasi Arkoba pada anakan bulian dan tanaman penghasil gaharu di Jambi --- 58
43. Pengaruh pemberian Arkoba terhaap pertambahan tinggi anakn bulian (Eusyderoxylonzwageri dan gaharu (Aquilaria malaccensis) selama 4 bulan di kebun bbit Dinas Kehutanan Jambi --- 59
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Hal.
1. Kandungan hara arang dari beberapa jenis limbah kayu --- 73 2. Kandungan hara kompos dan arang kompos --- 73 3. Komposisi dan kandungan unsur hara arang serbuk gergaji
dan arang sekam padi --- 74 4. Kandungan unsur hara kompos dan arang kompos serasah
tusam --- 74 5. Kandungan unsur hara kompos (K), arkoba serbuk gergaji,
dan arkoba serbuk gergaji+jerami padi sebagai campuran media tumbuh anakan bulian (E. Zwageri) dan gaharu (A.
malaccensis) --- 75 6. Kandungan unsur hara arang kompos dari limbah padat
penyulingan bioetanol dar sagu --- 75 7. Standar kompos menurut PERHUTANI, Jepang, dan WHO ---- 76 8. Kualitas dan kandungan unsur hara arang kompos hasil
ujicoba di laboratorium (GA) dibandingkan dengan
beberapa kualitas kompos lainnya --- 76 9. Kualitas dan kandungan unsur hara arkoba kulit kayu dan
sludge --- 77 10. Analisi kandungan unsur hara makro beberapa jenis arkoba ---- 78 11. Daftar Glosari --- 78
I. PENDAHULUAN
“Tak kenal maka tak sayang, tak sayang maka tak cinta” demikian ungkapan yang cocok diberikan pada arang. Masyarakat Indonesia pada umumnya telah menggunakan arang kayu sejak ribuan tahun yang lalu, namun penggunaannya lebih ditujukan untuk konsumsi sendiri sebagai bahan bakar memasak, padahal penggunaan dan manfaat arang telah meluas ke berbagai segi kehidupan. Akibat kemajuan di bidang teknologi tingkat konsumsi masyarakat terhadap arang semakin berkurang. Bahkan volume permintaan arang kayu di pasaran dalam dan luar negeri semakin menurun. Hal ini tidak terlepas dari beralihnya penggunaan bahan bakar arang kepada bahan bakar migas dan energi listrik. Akan tetapi beberapa tahun terakhir ini arang kayu mulai dilirik kembali setelah munculnya berbagai penemuan baru yang menyatakan bahwa produk arang tersebut mempunyai banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Kemajuan teknologi modern kini telah menemukan berbagai manfaat arang bagi kepentingan manusia dengan aneka kegunaannya. Hasil penelitian di Jepang menunjuk-kan bahwa arang yang mengandung karbon tersebut dapat diolah menjadi berbagai produk rumah tangga yang berkhasiat bagi kesehatan, kosmetik, maupun produk kerajinan, bahkan untuk rehabilitasi lahan pertanian, perkebunan maupun kehutanan.
Salah satu faktor yang sangat menentukan keberhasilan suatu sistem pertanian adalah sumber daya lahan, karena hampir semua usaha budidaya berbasis pada sumber daya lahan. Di Indonesia lahan marginal banyak sekali dijumpai, baik pada lahan basah maupun lahan kering. Lahan basah berupa lahan gambut, lahan sulfat masam dan rawa pasang surut seluas 24 juta ha, sementara lahan kering berupa tanah ultisol 47,5 juta ha dan oxisol 18 juta ha. Indonesia memiliki panjang garis pantai mencapai 106.000 km dengan potensi luas lahan 1.060.000 ha, secara umum termasuk lahan marginal (Kurnia, dkk., 2006). Berjuta-juta hektar lahan marginal tersebut tersebar di beberapa pulau, ber-prospek baik untuk pengembangan pertanian namun sekarang ini belum dikelola dengan baik. Lahan tersebut tingkat kesuburannya rendah, sehingga diperlukan inovasi teknologi untuk memperbaiki dan meningkatkan produktivitasnya.
Diantara faktor penyebab menurunnya kesuburan lahan adalah penggunaan pupuk dan pestisida kimia selama puluhan tahun secara terus menerus dan cenderung berlebihan. Hal ini menyebabkan penurunan kualitas tanah yang berimbas pada produksi tanaman karena membuat lahan menjadi bertambah masam dan keras. Selain itu harga pupuk kimia yang semakin mahal serta sulit diperoleh, yang berakibat pada rendahnya produksi pertanian, sehingga pemerintah terpaksa mengimpor beberapa komoditi pertanian untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Hal ini sebe-tulnya tidak perlu terjadi mengingat lahan potensial di Indonesia sangat luas, hanya perlu perbaikan kondisi lahan agar bisa optimal kembali. Lahan rusak belum tentu tidak ada unsur hara, hanya tidak tersedia bagi tanaman sehingga tidak bisa diserap dan dimanfaatkan tanaman. Salah satu penye-babnya adalah lahan dalam kondisi masam, akibatnya mikroorganisme yang berperan sebagai penyedia unsur hara bagi tanaman tidak bisa hidup. Membuat lahan rusak menjadi subur tidaklah sulit, hanya dibutuhkan ketekunan untuk memper-baiki dan merawat tanah tersebut agar terus subur.
Arang adalah solusi tepat yang dapat mengembalikan kondisi lahan menjadi subur kembali. Arang dapat dibuat dengan mudah dan murah karena memanfaatkan berbagai jenis limbah baik limbah pertanian, perke-bunan maupun kehutanan. Arang bukanlah pupuk, tetapi dengan keber-adaan arang di dalam tanah dapat membangun kembali kesuburan tanah yang rusak, karena arang dapat menaikkan pH tanah dari masam ke tingkat netral. Biasanya petani melakukan dengan menambahkan kapur pertanian yang mengandung senyawa Ca (Calcium) dan Mg (Magnesium) ke dalam tanah, sehingga dapat mengurangi dan menetralkan sifat racun dari Al (Alumunium) serta akibat buruk lainnya akibat kondisi tanah yang masam. Karena sifat arang sebagai agen untuk meningkatkan pH tanah, maka arang sangat cocok digunakan untuk lahan marginal yang tersebar luas di Indonesia. Arang juga dapat memperbaiki struktur, serta aerasi dan drainase tanah, sehingga dapat memacu perkembangan mikroorganisme penting dalam tanah, oleh karena itu pemberian arang dapat memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Jika struktur dan tekstur tanah baik, maka kehidupan mikroorganisme tanah akan berkembang lebih baik, sehingga memudahkan pembentukan dan peningkatan jumlah spora dari
ekto maupun endomikoriza serta mikroorganisme yang berperan dalam mengikat N (Nitrogen) bebas dari udara.
Selain penggunaan arang pada lahan dapat memperbaiki dan meningkatkan kondisi tanah, meningkatkan aliran air tanah, mendorong pertumbuhan akar tanaman, arang juga dapat menyerap residu pestisida dan kelebihan pupuk dalam tanah, meningkatkan bakteri tanah serta seba-gai media mikroorganisme untuk simbiosis, mencegah penyakit tertentu, serta meningkatkan rasa buah dan produksi. Demikian banyak manfaat dan keuntungan penggu-naan arang untuk memperbaiki kondisi lahan di Indonesia khususnya lahan pertanian, maka dirasa penting untuk menye-barluaskan informasi ini dalam bentuk buku. Pada Bab II berisikan informasi tentang sifat arang, kualitas arang, potensi bahan baku serta teknologi pembuatan arang. Sementara Bab III lebih fokus pada arang kompos bioaktif (Arkoba), mulai dari manfaat dan keunggulan, teknologi pembuatannya, sampai pada ragam Arkoba sebagai altenatif pemanfaatan limbah. Pada Bab IV, disajikan beragam bentuk aplikasi Arkoba serta prospek dan peluangnya.
II. A R A N G
A. Sifat Arang
Secara umum arang adalah hasil pembakaran atau proses karbonisasi dari bahan berlignoselulosa yang dikarbonisasi pada suhu 400-500oC dan keaktifannya masih rendah, serta mengandung karbon yang
berbentuk padat dan berpori. Arang yang dihasilkan pada suhu 400-5000C, sebagian besar porinya masih tertutup dengan hidrokarbon, ter
dan senyawa organik lain yang komponen-nya terdiri dari abu, air, nitrogen dan sulfur. Jika arang ini diproses lebih lanjut pada suhu 700-9000C akan menjadi arang aktif dan mempunyai pori lebih terbuka
dengan permukaan yang relatif bersih dari senyawa hidrokarbon. Umumnya proses pembuatan arang dilakukan dengan cara memanaskan bahan berlignoselulosa dalam suatu tempat tertutup (kiln) tanpa kontak langsung dengan udara pada suhu. Kiln dapat terbuat dari bata, logam, atau juga dapat dibuat dari tanah liat. Pembuatan arang pada prinsipnya hampir sama di beberapa negara. Perbedaannya hanya pada disain dan model tungku yang digunakan, namun tujuannya sama yaitu untuk mendapatkan arang yang berkualitas tinggi.
Penggunaan arang sangat tergantung pada jenis dan kualitas arang. Seperti nano karbon secara fisik berguna antara lain: untuk penyerap radiasi sinar matahari, isolator gelombang elektromag-netik, elektrode, filamen karbon, serta air batere. Morfologi arang aktif mempunyai porositas yang berguna untuk penjernihan air, purifikasi udara, penghisap gas, penyuburan tanah, filter, anti embun, penumbuh mikroorganisme dan lain-lain. Secara kimia arang bersifat reaktivitas meliputi penyalaan api, produksi karbon sulfat, gasifikasi, bahan farmasi dan pembuatan baja. Arang juga sebagai sumber energi untuk rumah tangga, memasak, dan
power supply. Sebagai komponen non organik berguna sebagai glasir,
mikroelement, penggunaan untuk keramik serta pembangun kesuburan tanah.
Arang mempunyai potensi untuk dikembangkan sebagai penyerap dan pelepas unsur hara (pupuk) dalam bidang kesuburan tanah karena memiliki luas permukaan yang besar dan kurang lebih sama dengan koloid
tanah. Pohan (2002), menyatakan bahwa arang tempurung kelapa mempunyai luas permukaan yang paling besar dibandingkan dengan jenis arang lainnya. Arang tempurung kelapa umumnya mempunyai luas permukaan dalam antara 500-1500 m2/g, sehingga sangat efektif dalam
menangkap partikel-partikel yang sangat halus. Begitu pula dengan arang sekam padi, dapat memiliki luas permukaan dalam antara 300-2000m2/g
(Hsieh & Hsieh (1990); John (1989)). Sifat penting arang kayu memiliki kerapatan total antara 1,38-1,46 g/cm3; porositas 70 %; permukaan dalam
50 m3/g; berat bagian terbesar antara 80-220 kg/m2; kandungan karbon
80-90 %; kandungan abu 1-2 %; dan zat mudah menguap antara 10-18 % (Angel, 1995). Oleh karena itu arang juga dapat berfungsi sebagai penyedia unsur hara P dan K serta disebut juga sebagai pembenah tanah
(Soil amendment).
Penggunaan arang sebagai pembangun kesuburan lahan di bidang pertanian, perkebunan maupun kehutanan lebih difokuskan kepada arang yang bahan bakunya berasal dari limbah. Komposisi arang umumnya terdiri dari air, volatile matter tar dan cuka kayu, abu, dan karbon terikat. Komposisi tersebut tergantung dari jenis bahan baku, dan metode pengarangan, namun tetap memiliki keunggulan komparatif pada setiap penggunaan.Komposisi beberapa jenis arang dapat dilihat pada Lampiran 1 dan 2. Sebagai contoh pada pertanian semua unsur sangat diperlukan, namun di bidang industri kandungan air diharapkan seminimal mungkin. Macam-macam arang dan mikroskopis pori arang disajikan pada Gambar 1 dan 2. Sedangkan sifat dan keunggulan arang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Beberapa sifat arang
No Sifat arang
1 Karbon berwarna hitam hasil proses karbonisasi dari bahan berlignoselu-losa pada suhu 400-500oC
2 Padat, porous dan berpori berguna untuk purifikasi udara, penyuburan tanah, filter, anti embun, penumbuh mikroorganisme dan lain-lain.
3 Sebagian besar porinya masih tertutup dengan hidrokarbon, ter dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari abu, air, nitrogen dan sulfur
4 Terdiri dari air, volatile matter tar dan cuka kayu, abu, dan karbon terikat
5 Secara kimia arang bersifat reaktivitas meliputi penyalaan api, produksi karbon sulfat, gassifikasi, bahan farmasi dan pembuatan baja
6 Struktur arang sebagian besar amorf tetapi berisi beberapa struktur kristal lokal senyawa aromatik yang terkonjugasi
7 Atom karbon yang terikat erat sehingga tahan terhadap serangan dan dekomposisi mikroorganisme
8 Mengandung senyawa organik aromatik-alifatik struktur yang kompleks (termasuk sisa volatil) , dan senyawa mineral (abu anorganik)
B. Manfaat Arang di Bidang Pertanian dan Peternakan
Bahan organik tanah bukan hanya berfungsi sebagai pemasok hara, tetapi juga berguna untuk menjaga kehidupan biologis di dalam tanah. Oleh sebab itu salah satu cara untuk membangun kembali kesuburan lahan yaitu dengan penambahan arang. Hal ini dimungkinkan karena arang mempunyai pori yang efektif untuk mengikat dan menyimpan hara tanah yang akan dilepaskan secara perlahan sesuai konsumsi dan kebutuhan tanaman (slow release). Selain itu arang bersifat higroskopis sehingga hara dalam tanah tidak mudah tercuci dan lahan berada dalam keadaan siap pakai. Manfaat arang secara terpadu di bidang pertanian antara lain: memperbaiki dan meningkatkan kondisi tanah, meningkatkan aliran air tanah, mendorong pertumbuhan akar tanaman, menyerap residu pestisida dan kelebihan pupuk dalam tanah, meningkatkan bakteri tanah serta sebagai media mikro-organisme untuk simbiosis, mence-gah penyakit tertentu, serta meningkatkan rasa buah dan produksi (Anonimus, 2002). Di bidang pertanian arang dapat digunakan untuk menaikkan pH tanah dari masam ke tingkat netral yang biasanya dilakukan dengan menambah-kan kapur pertanian.
Gambar 1.
Macam-macam arang (Foto dok. Gusmailina)
Gambar 2.
Mikroskopis pori arang (Sumber : Pari, 2010)
Dewasa ini penggunaan arang untuk lahan baik itu pertanian, perkebunan, maupun kehutanan secara Internasional menggunakan istilah
biochar. Di Indonesia sesungguhnya pemanfaatan arang telah lama
diguna-kan sebagai campuran dalam media tanam. Arang adalah supplement
tanah yang sangat potensial untuk meningkatkan kualitas tanah. Sebagai arang yang mengandung bahan organik tinggi, dapat dibuat dari biomas tanaman, limbah pertanian, kotoran hewan ataupun bahan organik lain dengan proses pirolisis. Kuantitas dan kualitas arang biochar ditentukan oleh bahan baku, suhu pirolisis dan lama waktu pirolisis.
Usaha untuk meningkatkan hasil pertanian sampai saat ini masih dilakukan untuk memenuhi kebutuhan manusia yang semakin meningkat. Di lain pihak, lahan pertanian semakin berkurang kapasitasnya dalam mendukung pemenuhan hara bagi tanaman. Kemampuan tanah menyedia-kan unsur hara yang dibutuhmenyedia-kan oleh tanaman sangat terbatas sehingga perlu masukan dari luar baik berupa pupuk anorganik maupun organik. Selain itu, kondisi alam yang tidak menentu akibat dari pemanasan global membuat usaha-usaha perta-nian perlu mencari suatu teknologi yang dapat menghadapi hal tersebut. Salah satu teknologi tersebut adalah teknologi arang yang merupakan teknologi kuno yang dimunculkan kembali.
Takehiko Hoshi dari Tokai University, Jepang, meneliti efek arang terhadap tanah perkebunan teh selama 10 tahun di bagian timur Shizuoka, Jepang. Arang yang ditaburkan di sekeliling tanam-an teh masing-masing sebanyak 100 g, ternyata memberikan efek pertumbuhan tinggi dan volume produksi meningkat 40 % diban-ding tanaman yang tak ditaburi arang. Penyebabnya, arang mengu-bah air yang terperangkap dalam tanah menjadi air mineral karena berikatan dengan mineral-mineral arang. Arang juga mengikat nutrisi di udara seperti nitrogen sehingga pH di dalam tanah tetap netral. Selain kaya mineral arang juga bersifat antibakteri dan beberapa jenis asam penyubur tanaman. Konsep itulah yang diterapkan Korea Selatan untuk menjaga kesuburan rumput lapangan golf. Minimal satu ton arang batok kelapa dipakai untuk lapangan golf pada lapisan ketiga. Manfaatnya, menyerap kelembapan berlebih sehing-ga cendawan tidak berkembang dan menghalau hama perusak rumput.
Di sektor kehutanan kandungan bahan organik pada lahan yang dicadangkan untuk hutan tanaman umumnya rendah. Pada pemanenan kayu telah terjadi proses pengeluaran hara secara besar-besaran akibat penggunaan alat pemanenan hutan. Selain itu bahan organik pada lapisan
permukaan tanah semakin terancam akibat penyiapan lahan hutan tanaman secara mekanis. Rendahnya bahan organik akan menurunkan produktivitas lahan hutan, terutama pada rotasi berikutnya. Kenyataan juga menunjukkan bahwa program rehabilitasi kerusakan lahan yang masih meninggalkan lahan kritis seluas 7.269.700 ha yang harus dihijaukan, serta hutan seluas 5.830.200 ha yang masih harus dihutankan kembali.
Di sektor pertanian, terjadi penurunan produksi padi jenis IR 36 akibat pemberian pupuk kimia/anorganik secara intensif selama 25 musim tanam (Martodiresi & Suryanto, 2001). Hal ini akibat menurunnya kandungan bahan organik tanah dari musim ke musim yang tak bisa digantikan perannya oleh pupuk kimia NPK, sehingga kemampuan padi membentuk anakan menurun. Keadaan ini menun-jukkan betapa pentingnya pemeliharaan stabilitas bahan organik tanah bagi kelestarian produktivitas baik pertanian, perkebunan maupun kehutanan.
Arang juga digunakan sebagai pencampur pakan ternak. Hasil riset Do Thi Thanh Vana dari Goat and Rabbit Research Centre, Hatay, Vietnam terhadap 42 kambing di National Institute of Animal Husbandry, Hanoi, menunjukkan bahwa pertumbuhan bobot kambing yang diberi pakan 10 g arang per kg bobot tubuh selama 12 minggu lebih cepat. Pada Tabel 2 dapat dilihat beberapa penggunaan dan pemanfaatan arang.
Tabel 2. Pemanfaatan arang di beberapa sektor No.
Pemanfaatan arang Pertanian, perkebunan &
kehutanan Peternakan Keperluan sehari-hari 1 Memperbaiki kondisi tanah
(struktur, pH tanah), sehing-ga memacu pertumbuhan akar tanaman
Bahan pembuat
silase Menghilangkan bau limbah/MCK, bau lemari es, & penjernihan air minum 2 Meningkatkan perkembang-an
mikroorganisme tanah (arang sebagai rumah mikroba);
Membantu proses pe-nguraian serta mem-bantu pencernaan ternak
Menjaga stabilitas kelem-baban ruangan, gudang, tempat makanan, produksi pertanian, dll.
3 Meningkatkan kemampuan tanah menahan air/menjaga kelembaban tanah
Mengurangi dan meng-hilangkan bau kotoran ternak (dapat dipakai sebagai alas lapisan tempat pembuangan kotoran ternak unggas)
4 Menyerap residu pestisida serta
kelebihan pupuk di dalam tanah Mencegah diare 5 Meningkatkan rasa buah dan
produksi Meningkatkan produksi dan kualitas daging dan telur 6 Pori arang mempunyai sifat memegang air dengan kapasitas tinggi, sehing-ga baik
untuk pembenah tanah dan penyerapan kelebihan bahan kimia.
1. Arang untuk Soil Conditioning (membangun kesuburan tanah)
Arang memiliki pori-pori kecil yang sangat banyak, sehingga satu gram arang mempunyai luas permukaan sekitar 250 meter persegi. Pori-pori ini sangat efektif untuk mengikat dan menyimpan hara tanah serta dapat melekatkan zat-zat yang berlainan pada dindingnya, yang nantinya akan dilepaskan secara perlahan sesuai konsumsi dan kebutuhan tanaman(slow release). Selain itu arang bersifat higroskopis sehingga hara dalam
tanah tidak mudah tercuci dan lahan berada dalam keadaan siap pakai. Keuntungan pemberian arang pada tanah sebagai pembangun kesuburan tanah (PKT) karena arang mempunyai kemampuan dalam memperbaiki sirkulasi air dan udara di dalam tanah, meningkatkan pH tanah sehingga pada akhirnya dapat merangsang dan memudahkan pertumbuhan dan perkembangan akar tanaman.
Karena sifatnya sebagai agen untuk meningkatkan pH tanah, maka arang sangat baik digunakan untuk lahan-lahan marginal yang tersebar luas di Indonesia. Selain arang dapat memperbaiki struktur, serta aerasi dan drainase tanah, juga dapat memacu perkembangan mikroorganisme penting dalam tanah. Pemberian arang pada tanah dapat memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah, karena pemberian arang pada media tanam dapat mengurangi pencucian unsur N secara signifikan (Steiner, 2007). Jika struktur dan tekstur tanah baik, maka kehidupan mikroorga-nisme tanah yang berperan juga akan berkembang lebih baik, sehingga memudahkan pemben-tukan dan peningkatan jumlah spora dari
ektomi-koriza mupun endomikoriza. Ogawa (1989) dan Japan Domestic Fuel
Dealers Association/JDFDA (1994), melaporkan bahwa pemberian arang
dan kalsium posfat secara bersamaan pada beberapa jenis tanaman kehu-tanan dapat meningkatkan populasi mikoriza empat kali lebih banyak dibanding tanpa pemberian arang, sehingga dapat merangsang pertumbuhan akar tanaman serta memberikan habitat yang baik untuk pertumbuhan semai tanaman. Arang memiliki keunggulan dalam hal total ruang pori dan kapasitas air tersedia yang lebih tinggi sampai 12 bulan masa simpan (Santi dan Goenadi, 2010).
Di Jepang, penggunaan arang dapat meningkatkan produksi padi sampai 50 %. Selain itu penggunaan arang dapat menambah jumlah daun serta memperluas tajuk pohon tanaman hutan kota, sehingga efektif untuk mengurangi serta menurunkan polusi dan suhu udara melalui penyerapan
CO2 udara (JDFDA, 1994). Pada tanaman pinus, secara nyata
meningkat-kan pembentumeningkat-kan cabang dan daun. Demikian juga pada tanaman bambu dapat meningkatkan jumlah anakan. Di Indonesia, Faridah (1996), me-nyimpulkan bahwa pemberian serbuk arang pada kadar 10 % volume media berpenga-ruh positif terhadap pertumbuhan awal tinggi semai kapur
(Dryobalanops sp). Sunarno & Faiz (1997) menyarankan pemberian arang
sekam padi sebagai bahan utama media semai di dalam pottray sebagai alternatif pengganti gambut.
Hasil penelitian Komarayati dan Pari (2012), menyimpulkan bahwa penambahan arang serbuk gergaji, arang kompos dan campuran arang kompos dan cuka kayu dapat meningkatkan pertumbuhan tinggi dan diamater anakan jabon dan sengon. Konsentrasi arang serbuk gergaji sebe-sar 5 %, campuran arang serbuk gergaji 5 % dan cuka kayu 2 %; arang kompos 10 %, merupakan konsentrasi yang sesuai dan merupakan konsen-trasi terbaik untuk meningkatkan pertumbuhan anakan Jabon dan Sengon. Pada Tabel 3 dapat dilihat pengaruh penambahan arang, arang kompos pada tanaman jabon dan sengon.
Tabel 3. Pengaruh penambahan arang serbuk gergaji, arang kompos dan cuka kayu terhadap anakan Sengon dan Jabon sampai umur 10 bulan
Perlakuan Tinggi (cm) Sengon Diameter (cm) Tinggi (cm) Jabon Diameter (cm)
A 2,06 0,25 0,39 0,34 B 4,64 0,17 6,39 0,59 C 3,48 0,19 3,20 0,47 D 4,33 0,22 8,21 0,54 E 6,89 0,26 13,02 0,47 F 6,64 0,22 3,34 0,50 G 7,60 0,22 9,20 0,49 H 8,40 * 0,34 * 24,47 * 1,06 * I 7,66 0,33 22,67 0,94 J 6,34 0,19 25,83 * 1,03 * K 9,85 * 0,25 30,59 * 1,12 * L 12,14 * 0,34 * 24,93 * 0,83 *
Sumber : Komarayati & Pari (2012)
Keterangan : A= kontrol; B= arang serbuk gergaji 5%; C= arang serbuk gergaji 5%+ cuka kayu 1%; D=arang serbuk gergaji 5% + cuka kayu 2%; E=arang serbuk gergaji 10%; F= serbuk gergaji 10% + cuka kayu 1%; G= arang serbuk gergaji 10% + cuka kayu 2%; H= arang kompos 10%; I= arang kompos 10% + cuka kayu 1%; J= arang kompos 10% + cuka kayu 2%; K= arang kompos 20%; L= arang kompos 20% + cuka kayu 1%.
*) : signifikan
Hasil penelitian Santi dan Goenadi (2012), menyimpulkan bahwa arang cangkang kelapa sawit dapat digunakan sebagai bahan pembawa
mikroba pemantap agregat. Selanjutnya Dariah dan Nurida (2012), me-nyimpulkan bahwa arang/biochar dapat dimanfaatkan untuk meningkat-kan produktivitas lahan kering beriklim kering. Lebih lanjut dikemukameningkat-kan bahwa pemberian pembenah tanah berbahan baku arang/biochar dengan dosis 2,5 ton/ha cenderung meningkatkan persentase agregasi tanah. Selain itu aplikasi mulsa vertikal dan pembenah tanah berbahan dasar arang/ biochar berpengaruh terhadap peningkatan pertumbuhan dan produksi jagung. Kemampuan arang/biochar memegang air pada tanah bertekstur pasir juga telah diteliti oleh Sutono dan Nurida (2012), yang menyim-pulkan bahwa arang yang terbuat dari kulit buah kakao lebih mampu mempertahankan kandungan air di dalam tanah bertekstur pasir diban-dingkan dengan arang tempurung kelapa sawit dan arang sekam. Dimana jumlah pori aerasi pada tanah bertekstur pasir yang diberi arang kulit buah kakao paling tinggi. Dikemukakan juga bahwa arang kulit buah kakao sangat nyata meningkatkan pori air tersedia pada tanah bertekstur pasir 50% sampai 92%.
Peran arang untuk remediasi lahan pertanian tercemar limbah tambang emas juga telah dibuktikan oleh Hamzah dkk.,(2012). Hasil pene-litian menyimpulkan bahwa arang yang ditambah dengan pupuk kandang, ferosulfat mampu memperbaiki pH tanah dan meningkatkan kandungan N, P, K dan kadar tukar kation (KTK). Tanaman Vetiveria zizanoides L. yang ditanam pada tailing tambang emas yang diberi perlakuan pupuk kandang dan biochar mampu menyerap logam berat Hg dan Pb masing-masing sebesar 14,3-33,2 mg/kg dan 48-92 mg/kg. Persentase serapan Hg tertinggi pada akar 88,91% kemudian pada daun 23,54%, sedangkan untuk serapan Pb tertinggi yaitu pada akar sebesar 51,17% dan pada daun sebesar 48,83%.
Penggunaan arang selain mampu memperbaiki kualitas tanah, juga mampu meningkatkan produktivitas tanaman. Hasil studi Igarashi (2002) melaporkan adanya pengaruh pemberian arang dari sekam padi yang dicampur dengan kapur terhadap pertumbuhan kedele dan jagung. Peneli-tian di Amazone menunjukkan bahwa penambahan arang mampu mening-katkan hasil padi dan shorgum hingga 40 % (Glaser et al., 2002). Selain itu penggunaan arang dalam bentuk serbuk mampu memicu pertumbuhan akar akasia dan mendorong pembentukan akar nodul dalam beberapa bulan (Okimori, 2003). Hasil penelitian Nurida dkk., (2012), menyim-pulkan bahwa aplikasi arang selain mampu meningkatkan pH tanah juga
menigkatkan kandungan C organik tanah menjadi 1,02%-1,07% dan KTK meningkat menjadi 5,79-5,95 cmol(+)/kg.
Aplikasi arang pada tanah penting untuk meningkatkan kemam-puan tanah dalam menyimpan karbon, meningkatkan kesuburan tanah, menjaga keseimbangan ekosistem tanah serta bertindak sebagai agen untuk meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman dengan menyediakan dan mempertahankan hara (Glaser et al., 2002). Widowati dkk.,(2012) menyimpulkan bahwa penggunaan arang secara mandiri tanpa pupuk KCL dapat menekan pencucian K dan garam larut sedangkan kadar K tersedia dan K total tanah serta serapan K semakin tinggi. Lebih lanjut Sukartono dan Utomo (2012) menyimpulkan bahwa aplikasi biochar selain mening-katkan status C organik tanah selama tiga musim tanam, juga berkontribusi terhadap pembenah sifat fisika-kimia tanah yaitu, retensi hara (N, P, K, Ca, Mg), KTK dan retensi air tanah. Hasil penelitian Siringoringo dan Siregar (2011) menyimpulkan bahwa dosis optimum arang 5% (v/v) sudah cukup efektif untuk mening-katkan laju pertumbuhan awal tanaman hutan jenis
Michelia montana Blume. pada umur enam bulan setelah penanaman
pada tipe tanah latosol yang bertekstur liat. Lebih lanjut dikemukakan bahwa aplikasi arang pada tanaman Michelia montana Blume. setelah enam bulan penanaman pada tipe latosol yang bertekstur liat mampu memperbaiki sebagian besar kondisi kritikal parameter parameter sifat kesuburan tanahnya, yaitu dengan meningkatnya pH, Ca, KTK, KB, Mg, P, K2O5, K2O tanah serta dapat menurunkan kemasaman dan Al tanah.
2. Penemuan Terra Preta
Pada tahun 2007 International Rice Research Institute (IRRI) menguji pemberian arang pada produksi padi gogo di Laos bagian utara. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa aplikasi arang dapat meningkatkan konduktivitas hidrolik top soil atau lapisan atas tanah dan meningkatkan hasil gabah pada kandungan tanah yang rendah fosfor (P). Hasil suatu riset menunjukkan bahwa keberadaan arang di dalam tanah tidak akan terpe-ngaruh selama 130 tahun lamanya. Lebih meyakinkan lagi dari temuan kesuburan tanah hitam di lembah Amazon yang disebut sebagai Terra Preta. Para ilmuwan dunia menemukan unsur arang dalam kandungan tanah hitam tersebut yang diperkirakan merupakan hasil pengelolaan bangsa Amerindian sejak 500 tahun hingga 2.500 tahun silam. Dari buku kuno di Jepang juga diketahui istilah pupuk-api (fire-manure) sebagai
penyubur pertanian pada tahun 1697 adalah arang. Demikian juga tradisi di China menyuburkan lahan sejak lama dikembangkan melalui pemba-karan biomassa, yang diikuti oleh penelitian ilmiah terhadap peran arang terhadap pertumbuhan bibit padi ternyata sudah dikembangkan sejak tahun 1915.
Penemuan terbaru tentang tanah Terra Preta di Malinau, Provinsi Kalimantan Timur oleh peneliti CIFOR (2012), memberi perhatian terha-dap aplikasi arang/biochar. Diharapkan temuan ini terha-dapat mengakselerasi implementasi dan aplikasi arang/biochar secara nasional serta menum-buhkan berbagai industri arang di berbagai daerah di Indonesia dan Asia Tenggara. Penemuan ini diperkirakan dilakukan oleh masyarakat lokal yang hidup nomaden di pedalaman Kalimantan sejak berabad silam. Hidup berpindah dari satu tempat ke tempat lain dengan membakar secu-kupnya untuk budidaya tanaman demi memenuhi kebutuhan hidup, secara tidak sengaja meninggalkan bekas berupa tanah hitam layaknya seperti Terra Preta di lembah Amazon. Ketidaksengajaan ini akibat faktor ling-kungan dimana sewaktu proses slash-burn atau tebang bakar, terjadi hujan sehingga hasil pembakaran tidak berlanjut menjadi abu. Oleh karena itu istilahnya bukan lagi “slash and burn” tetapi menjadi “slash and char” tebang dan arang.
3.
International Biochar Initiatif (IBI)
International Biochar Initiative (IBI) dibentuk pada bulan Juli 2006
pada side meeting yang diadakan pada Soil World Science Congress (WSSC) di Philadelphia, yang diwakili oleh praktisi dan para ahli dari banyak negara seperti individu dan perwakilan dari lembaga akademis, pengusaha, investor, organisasi pemerintah dan non pemerintah. Dunia mengakui kebijakan dalam mempromosikan penelitian, pengembangan,
Gambar 3.
Temuan tanah hitam atau Terra Preta di lembah Amazon
demonstrasi, serta penyebaran (RDD & D) perlu dilakukan secara bersama, sekaligus untuk komersialisasi teknologi produksi biochar. Missi dari pem-bentukan IBI ini adalah untuk sosialisasi dan mempromosikan pengem-bangan sistem biochar mengikuti aturan keberlanjutan. Untuk mendukung kegiatan ini perlu penyebaran informasi tentang semua aspek biochar, mengem-bangkan pedoman keberlanjutan, memonitor serta mengevaluasi proyek-proyek yang berkaitan dengan biochar.
Fokus dari IBI adalah Biochar yang berkelanjutan, merupakan salah satu dari beberapa teknologi mitigasi perubahan iklim dan pengkayaan/ pembangun kesuburan tanah yang relatif murah, yang dapat diaplikasikan secara luas, dan cepat. Selain itu juga untuk mendukung tumbuhnya industri biochar sesuai standar dan kualitas, pedoman keberlanjutan, dan program sertifikasi sebagai jaminan dalam industri. IBI juga mendorong dan berupaya untuk meningkatkan praktek industri yang baik untuk memastikan kepercayaan publik dan peraturan bahwa organisasi yang terlibat dalam penelitian biochar, produksi dan pemasaran mematuhi standar etika yang tinggi serta produk yang dihasilkan aman dan sesuai dengan standar IBI. Organisasi ini sangat didukung oleh banyak negara, termasuk Indonesia. Indonesia mendirikan organisasi semacam ini dengan nama Asosiasi Biochar Indonesia (ABI) yang dideklarasikan di Balikpapan pada 11 Desember tahun 2012. Hingga kini kegiatan ABI meliputi sosiali-sasi, diseminasi, seminar dan workshop tentang perkembangan aplikasi biochar dan berbagai penelitian tentang manfaat biochar di Indonesia.
4. Arang dan Karbon Offset
Pemanasan global adalah kondisi yang diakibatkan karena mening-katnya emisi CO2 dan gas rumah kaca lainnya. Dampak yang dirasakan
adalah terjadinya perubahan iklim serta berbagai bencana alam yang mendorong semakin kerapnya anomali iklim seperti El-Nino yang menye-babkan kekeringan atau La-Nina yang mendorong terjadinya banjir. Studi dampak perubahan iklim di Asia Tenggara oleh Asian Development Bank
(ADB) pada tahun 2009 : berdasar skenario emisi tinggi, rata-rata suhu di empat negara – Indonesia, Philipina, Thailand dan Vietnam– diproyeksikan akan naik 4,8 0C pada 2100 dari level tahun 1990; rata-rata kenaikan air
laut global adalah 70 cm selama waktu tersebut, dan Indonesia, Thailand dan Vietnam diproyeksi akan mengalami musim iklim lebih kering pada dua atau tiga dekade ke depan. Asia Tenggara kelihatannya lebih besar
terkena dampak perubahan iklim ini dibandingkan rata-rata global. Beberapa akibatnya di Indonesia antara lain: dalam kehidupan sehari-hari sangat terasa bahwa setiap dua hingga tiga tahun udara semakin panas, bencana alam makin meningkat. Areal padi sawah yang terkena kekeringan meningkat dari 0,3-1,4 % menjadi 3,1-7,8 % & puso: 0,004-0,41 % menjadi 0,04-1,87 % (±150 ribu ha/musim). Areal rawan banjir pun meningkat dari 0,75-2,68 % menjadi 0,97-2,99 %, & puso: 0,24-0,73% menjadi 8,7-13,8% (850 ribu ha). Akibatnya resiko penurunan produksi meningkat dari 2,4-5 % menjadi sekitar 10 %.
Telah diketahui bahwa, emisi gas rumah kaca Indonesia pada 2005 mencapai 2,3 giga ton. Emisi ini akan terus meningkat sehingga mencapai 3,6 giga ton pada 2030, jika tidak ada perbaikan dalam cara pengelolaan di beberapa sektor terkait. Pada berbagai kesempatan Presiden Indonesia menyampaikan bahwa Indonesia berpeluang mengurangi gas rumah kaca sebesar 2,3 giga ton pada tahun 2030, dan mentargetkan mengurangi emisi karbondioksida sebanyak 26 % sampai tahun 2020. Kebijakan lebih difokuskan pada sektor kehutanan, pertanian, transportasi, bangunan, dan semen. Presiden juga menekankan bahwa sasaran kebijakan ini harus dicapai dengan cara mengontrol penggunaan energi BBM yang berlebihan, karena berkaitan dengan karbondioksida yang dikeluarkannya, pengelo-laan limbah, dan lain-lain serta yang paling utama adalah pengelopengelo-laan hutan. Sejalan dengan program teknologi arang terpadu dan turunannya mempunyai prospek, peran, serta berpe-luang dalam mendukung target dan sasaran pemerintah. Hal ini berdasarkan kepada hasil penelitian, kan-dungan karbon dalam arang mencapai 80 % dari berat arang. Jika dosis yang diberikan adalah 100-400 kg/ha maka telah terjadi penambahan deposit karbon pada lahan sebesar 80-320 kg/ha ke dalam reservoir (carbon store).
Dibandingkan dengan penggunaan pupuk organik, aplikasi arang akan lebih menguntungkan bagi lingkungan secara jangka panjang, semen-tara pupuk organik bersifat menyuburkan tanah dalam jangka pendek. Bagi lingkungan, pupuk organik menjadi penyuplai kadar metana (CH4)
yang cukup signifikan karena mengandung unsur organik yang membusuk. Pada proses pembusukan tersebut keluar CH4 ke atmosfer. CH4 di atmosfer
bisa merusak ozon, efek yang ditimbulkan oleh CH4 bisa mencapai 21 kali
lipat efek CO2. Arang dapat mengikat karbon sampai 50 % pada
20% setelah 5-10 tahun. Dengan demikian, dari perspektif iklim, arang yang ditanam dalam tanah bisa menahan pemanasan global. Walaupun pada awalnya arang bisa untuk bahan bakar, tetapi manfaat bagi lingkungan jauh lebih besar jika diaplikasikan ke dalam tanah.
Salah satu keuntungan nyata dari penggunaan arang pada lahan adalah kemampuannya sebagai tambahan karbon offset, yaitu dalam hal pengurangan emisi gas rumah kaca yang diukur dalam ton setara karbon-dioksida (CO2). Pemanasan global yang diakibatkan beberapa jenis gas
rumah kaca seperti metana, nitrous oxide, hidrofluorokarbon,
perfluoro-karbon, heksafluorida belerang akibat beberapa aktivitas manusia dari
berbagai sektor akan diserap oleh arang dan tersimpan dalam jangka waktu yang sangat lama. Lalu mengapa harus arang/biochar?. Beberapa pertimbangannya adalah karena pembuatan arang sangat sederhana, mudah dan murah yang dapat dilakukan oleh masyarakat umum. Selain itu arang adalah karbon negatif. CO2 di atmosfir akan dikonsumsi oleh
tum-buhan melalui proses fotosintesis kemudian dikembalikan ke tanah tersim-pan dengan manfaat selama ribuan tahun, sehingga arang akan membantu keseimbangan siklus karbon di alam.
Selain menjaga keseimbangan siklus karbon di alam, arang berfungsi menyerap gas rumah kaca yang berasal dari residu akibat peng-gunaan pestisida dan pupuk kimia berlebihan pada lahan pertanian, sehingga akan membantu mengurangi segala dampak buruk pada alam dan lingkungan. Aplikasi arang adalah solusi dan alat yang sangat potensial untuk memperlambat dan menurunkan tingkat gas rumah kaca di atmosfir secara signifikan serta pemanasan global secara umum. Pada saat yang bersamaan aplikasi arang pada lahan dapat menjaga stabilitas kelembaban dalam tanah, meningkatkan kesuburan tanah dan perkembangan mikro-organisme yang berperan aktif dalam penyediaan unsur hara pada tanah sehingga meningkatkan produktivitas tanaman.
Sebagai deposit karbon di tanah, arang atau biochar bekerja dengan cara mengikat dan menyimpan CO2 dari udara untuk
mence-gahnya terlepas ke atmosfir. Kandungan karbon yang terikat dalam tanah jumlahnya besar dan tersimpan hingga waktu yang lama, diperkirakan ratusan hingga ribuan tahun, tetapi perhitungan secara persis tentang jumlah CO2 yang bisa diikat sangat jarang tersedia. Lehmann (2007),
menyatakan bahwa untuk area 250 ha mampu mengikat 1900 ton CO2
dengan sifat uniknya yang mampu menyerap unsur kimia logam (hara tanah terlarut) hingga tersedia bagi akar tanaman, selain itu biochar atau disebut juga dengan istilah arang hayati ini mampu mengurangi emisi gas Metan (CH4), CO2 dan NO2 dari dalam tanah yang merusak lapisan ozon.
Lehmann, Peneliti dari Cornell University dan berbagai tempat di dunia telah membuktikan secara ilmiah pengaruh arang terhadap kesubur-an tkesubur-anah. Efek lain penggunakesubur-an arkesubur-ang ke dalam tkesubur-anah adalah untuk mere-duksi pemanasan global (global warming), yakni dengan cara mengikat gas rumah kaca dari atmosfer seperti CO2. Pengikatan CO2 ke dalam tanah
juga berakibat baik bagi pertumbuhan tanaman. Teknologi untuk mereduksi global warming sedang dikembangkan saat ini dan belum ditemukan teknologi yang efektif dan bisa diaplikasikan secara masal selain menanam arang ke tanah.
5. Siklus Carbon
Siklus karbon adalah istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan perubahan karbon (dalam berbagai bentuk) di atmosfer, laut, biosfer terestrial dan deposit geologis. Dinamika karbon di alam dapat dijelaskan secara sederhana dengan siklus karbon. Siklus karbon merupakan siklus biogeokimia yang mencakup pertukaran/perpindahan karbon diantara biosfer, pedosfer, geosfer, hidrosfer dan atmosfer bumi. Siklus karbon sesungguhnya merupakan suatu proses yang rumit dan setiap proses saling mempengaruhi proses lainnya. Ada sekitar 1.000.000 gigaton karbon di bumi, sebagian besar yang tersimpan pada batuan sedimen dan tidak pernah mencapai permukaan. Di permukaan, karbon terus terlibat dalam pertukaran dinamis konsumsi dan produksi. Pertukaran aktif ini disebut sebagai siklus karbon. Atmosfer berisi sekitar 750 gigaton karbon, sebagian besar dalam bentuk karbon dioksida (CO2).
Tumbuhan akan mengurangi karbon di atmosfer (CO2) melalui proses fotosinthesis dan menyimpannya dalam jaringan tumbuhan. Sampai waktunya karbon tersebut tersikluskan kembali ke atmosfer, karbon tersebut akan menempati salah satu dari sejumlah kantong karbon. Semua komponen penyusun vegetasi baik pohon, semak, liana dan epifit merupa-kan bagian dari biomassa atas permukaan. Di bawah permukaan tanah, akar tumbuhan juga merupakan penyimpan karbon selain tanah itu sendiri. Pada tanah gambut, jumlah simpanan karbon mungkin lebih besar dibandingkan dengan simpanan karbon yang ada di atas permukaan.
Karbon juga masih tersimpan pada bahan organik mati dan produk berbasis biomassa seperti produk kayu baik ketika masih dipergunakan maupun sudah berada di tempat penimbunan. Karbon dapat tersimpan dalam kantong karbon dalam periode yang lama atau hanya sebentar. Peningkatan jumlah karbon yang tersimpan dalam karbon pool ini mewakili jumlah karbon yang terserap dari atmosfer.
Gambar 4. Sketsa siklus karbon secara sederhana (Sumber : Sutaryo, 2009)
Peran arang dalam siklus karbon, tentunya menambah jumlah karbon tersimpan. Jika diaplikasikan pada tanah akan menambah simpan karbon dalam tanah. Selain itu akan membantu percepatan simpanan karbon dalam bentuk biomasa pada tumbuhan melalui fotosintesis.
6. Meningkatkan Aktivitas dan Populasi Mikroba Tanah
Walaupun bukan sebagai pupuk, arang dapat membangun kualitas kondisi tanah baik secara fisik, kimia dan biologi tanah. Hasil pengamatan ternyata penambahan arang dapat meningkatkan aktivitas mikroba perom-bak bahan organik tanah. Selain itu juga dapat meningkatkan populasi bakteri pengikat N dalam tanah. Aplikasi arang pada tanah yang berasal dari limbah sangat sesuai dengan pola pembangunan berkelanjutan dan berwawasan lingkungan, karena dapat menbantu menyelesaikan masalah limbah sekaligus memperbaiki lahan-lahan masam dan kritis, serta mem-buat tanah dalam keadaan stabil. Karakteristik arang berguna sebagai agen bagi pembangun, penyubur sekaligus menjaga stabilitas tanah, sehingga
arang mempunyai peran sebagai pemberi kehidupan berjangka panjang pada tanah dan tanaman yang tumbuh di atasnya.
Arang yang bersifat alkali dapat meningkatkan pH tanah yang masam, sehingga sangat baik digunakan sebagai pengganti kapur pada lahan-lahan masam yang perluasannya semakin bertambah di Indonesia. Arang mempunyai daya serap yang tinggi terhadap residu pestisida dan sisa pupuk kimia yang berada di dalam tanah, mengandung mineral yang berguna bagi pertumbuhan tanaman, serta mempunyai pori-pori yang luas, sehingga memberikan kondisi yang baik bagi perkembangan mikro-organisme tanah yang diperlukan oleh tanaman. Aplikasi arang pada tanah sangat diperlukan di masa datang, mengingat sifat dan perannya yang cukup penting. Oleh sebab itu arang jangan dipandang sebagai komoditi energi dan ekonomi saja, namun memiliki nilai ekologis yang tinggi, sehingga perlu dikembangkan model pertanian/peter-nakan dan kehutanan berbasis teknologi arang secara terpadu.
Pemberian arang pada media tanam memberikan hasil yang nyata terhadap peningkatan jumlah mikroorganisme tanah, diantaranya bakteri tanah dan bakteri yang berfungsi sebagai pengikat N bebas (soil bacteria
dan nitrogen fixation bacteria) (Gambar 5).
Arang yang diperuntukkan dengan tujuan perbaikan lahan adalah arang yang berasal dari limbah, karena sangat disayangkan jika mengguna-kan arang yang berasal dari kayu yang masih mempunyai nilai ekonomis tinggi. Dari beberapa pengamatan ternyata penambahan arang dapat meningkatkan aktivitas mikroba perombak bahan organik tanah, selain juga dapat meningkatkan populasi bakteri pengikat N dalam tanah. Pada Gambar 6, dapat dilihat perkembangan spora mikoriza, berkecambah, tumbuh dan berkembang pada media arang, hyfa mikoriza terlihat keluar masuk pada poros besar arang (A), demikian juga mikoriza yang hidup bersimbiosis dengan tumbuhan Dipterocarps (B) terlihat tumbuh dengan baik pada media arang. Pemberian arang juga berpengaruh baik pada perkembangan bintil akar yang hidup bersimbiosis dengan tumbuhan kacang-kacangan (C), terlihat bintil akar berkembang secara nyata pada tanaman kacang kedelai.
Sudah dapat dipastikan bahwa keberadaan arang di dalam tanah dapat digunakan sebagai habitat fungi dan mikroba tanah lainnya. Sebagaimana dilaporkan oleh Saito dan Marumoto (2002) bahwa fungi dapat bersporulasi di dalam pori mikro arang karena di dalam pori
tersebut kompetisi yang terjadi dengan saprofit lainnya cukup rendah. Oleh karena itu pemanfaatan arang sebagai bahan pembawa bioamelioran
dengan bahan aktif hayati/bakteri merupa-kan peluang baru yang dapat menghasilkan sebuah penemuan inovasi. Hal ini cukup beralasan karena penelitian terkait dengan karakteristik arang dan viabilitas mikroba dalam interaksinya dengan arang masih belum banyak dilakukan (Santi & Goenadi, 2010).
A
B
Gambar 5. Pengaruh aplikasi arang terhadap kondisi ph tanah (A) dan pengaruhnya terhadap perkembangan mikroorganisme tanah (B)
(Sumber Gusmailina, dkk. 1999)
Gambar 6 . Manfaat arang (Sumber Ogawa, 2001)
C. Kualitas Arang
Kualitas arang tergantung dari bahan baku serta proses pengarangan. Makoto Ogawa pada tahun 2007 melaporkan, bahwa komposisi arang dalam % terdiri dari: Carbon = 77,58; Volatile matter =
12,92; Ash/abu = 9,50. Sedangkan kandungan mineral abu dalam % terdiri dari : SiO2 = 36.5; Al2O3 = 10.9; CaO = 19,2; K2O = 1,1; Na2O3 = 5,35; Fe2O3 = 7,5; MgO = 10,3; dan P2O5 = 1,7. Pada Lampiran 1 dapat dilihat kualitas dan kandungan hara arang dari beberapa jenis limbah kayu.
1. Arang Serbuk Gergaji (ASG)
Serbuk gergaji merupakan salah satu jenis limbah yang dihasilkan oleh industri penggergajian dan pengolahan kayu, yang dapat ditemui pada lokasi perindustrian di perkotaan maupun di lokasi penggergajian kayu di sekitar hutan. Limbah serbuk gergaji ini dapat mencemari ling-kungan jika dibiarkan menumpuk, karena serbuk gergaji adalah limbah yang membutuhkan waktu lama untuk hancur secara alami, juga akan membutuhkan tempat yang luas apalagi bagi industri skala besar. Kondisi ini akan menyebabkan pencemaran dan penurunan kualitas lingkungan.
Salah satu kebijakan Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan, yaitu memanfaatkan kayu secara optimal, dengan volume limbah serendah mungkin atau bahkan tanpa limbah (Zero waste). Kebijakan ini berarti bahwa semua industri pengolahan kayu baik besar maupun kecil, harus mengusahakan tidak menghasilkan limbah kayu. Namun kenyataan di lapangan umumnya rendemen industri penggergajian kayu masih berkisar antara 50–60 %. Sebanyak 15-20 % terdiri dari serbuk gergaji kayu. Untuk beberapa industri besar, limbah serbuk gergaji sudah dimanfaatkan menjadi bentuk briket arang dan arang aktif yang dijual secara komersial. Namun untuk industri penggergajian kayu skala kecil limbah ini belum dimanfaatkan secara optimal. Oleh sebab itu potensi limbah yang besar ini perlu diberdayakan sehingga dapat digunakan sebagai bahan baku beberapa produk berguna dan mempunyai nilai ekonomis. Dengan demikian pemanfaatan serbuk gergaji dapat ditujukan untuk mencari peluang strategis dalam peningkatan pengelolaan hasil hutan melalui pemanfaatan kembali limbah serbuk gergaji.
Arang serbuk gergaji dapat diolah lebih lanjut menjadi arang kompos, arang kandang, briket arang atau arang aktif. Briket Arang Serbuk Gergaji (BASG) dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif pengganti minyak tanah dan kayu bakar, sehingga dapat menghemat pengeluaran biaya bulanan. Penggunaan briket arang serbuk gergaji dapat menekan penggunaan kayu bakar, sehingga selanjutnya selain dapat mencegah
kerusakan hutan secara fisik, juga pelepasan sebesar 3,5 juta ton CO2/bulan
ke atmosfir dapat dicegah (Indonesia). Pada tahun 2000, kebutuhan kayu bakar dunia mencapai 1,70 x 109 m3. Seandainya BASG digunakan sebagai
pengganti kayu bakar, maka sekitar 6,07x 109 ton penambahan CO2/tahun
ke atmosfir dapat dicegah (Moreira, 1997; Turker & Ayaz, 1997). Briket arang ini pada masa yang akan datang merupakan sumber energi alternatif karena sifatnya yang dapat diperbaharui, mengingat sumber energi yang digunakan oleh hampir semua penduduk saat ini menggunakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak tanah, gas, bensin dan solar.
Selain sebagai pengganti bahan bakar, pemanfaatan arang serbuk gergaji lebih ditujukan kepada perbaikan kondisi lahan dengan sifatnya sebagai soil conditioner (PKT). Arang serbuk gergaji dapat digunakan langsung sebagai agent pembangun kesuburan tanah, selain itu juga digu-nakan sebagai campuran dalam proses pengomposan. Pembuatan arang kompos merupakan salah satu teknik yang telah dikembangkan oleh Puste-kolah dengan memanfaatkan arang pada proses pengomposan. Tujuan penambahan arang pada proses pengomposan adalah selain meningkatkan kualitas dari kompos tersebut, juga diharapkan dapat menambah jumlah dan aktivitas mikroorganisme yang berperan, sehingga proses dekom-posisi dapat berlangsung lebih cepat. Selain dapat meningkatkan pH tanah, arang kompos dapat memacu perkembangan mikroorganisme (mikoriza) tanah, sehingga cocok digunakan untuk reklamasi lahan yang mempunyai tingkat kesuburan tanah dengan produk-tivitas yang rendah.
a. Komponen Hara Arang Serbuk Gergaji
Kandungan hara yang terdapat pada arang serbuk gergaji tergantung pada bahan bakunya. Secara umum arang yang dihasilkan dari serbuk gergaji campuran mempunyai kandungan hara N berkisar antara 0,3 sampai 0,6 %; kandungan P total dan P tersedia berkisar antara 200-500 ppm dan 30-70 ppm; kandungan hara K berkisar antara 0,9-3,0 meq/100 gram; kandungan hara Ca berkisar antara 1-15 meq/100 gram; dan kandungan hara Mg berkisar antara 0,9-12 meq/100 gram (Gusmailina
dkk. 1999). Pada Lampiran 2 dapat dilihat komposisi kandungan hara arang serbuk yang biasa digunakan sebagai pembangun kesuburan tanah.
Hasil uji coba pemberian arang sebagai campuran media semai tanaman secara nyata meningkatkan diameter batang Eucalyptus urophylla
(Gambar 7). Aplikasi arang memberikan respon positif, baik terhadap tinggi tanaman maupun diameter batang tanaman Acacia mangium sampai umur 1,5 bulan. Demikian juga pada tanaman Eucalyptus urophylla di lapangan sampai umur 15 bulan menunjukkan bahwa rata-rata pertam-bahan tinggi pada perlakuan penampertam-bahan arang bambu memberikan hasil yang lebih baik. Demikian juga pemberian arang berpengaruh sangat baik terhadap pertumbuhan tanaman Acacia mangium dan Eucalyptus
urophylla. Serbuk gergaji dan serasah merupakan bahan baku yang
potensial dan mempunyai prospek yang baik serta dapat disarankan sebagai arang untuk PKT (pembangun kesuburan tanah). Gambaran hasil secara umum hingga saat ini menegaskan bahwa pemberian arang baik sebagai campuran media, ataupun di lapangan perlu dikembangkan dan disebar luaskan.
b. Potensi Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan arang umumnya berasal dari limbah kehutanan, pertanian dan perkebunan. Semua jenis biomassa, kayu, bambu, tempurung kelapa dan kelapa sawit, tempurung kemiri serta berbagai jenis limbah dapat digunakan sebagai bahan baku untuk produksi arang. Potensi bahan baku kayu yang belum dimanfaatkan secara optimal adalah sekitar 29,70 juta m3/tahun untuk limbah
pema-nenan hutan; 2,03 juta m3/tahun untuk industri pengolahan kayu termasuk
0,78 juta m3 serbuk gergaji kayu dan 27,32 juta m3/tahun untuk limbah
sektor pertanian (Anonim, 2000 dalam Pari, 2010).
Bahan baku kayu untuk arang realtif tidak memerlukan spesifikasi khusus. Pada umumnya kayu yang memiliki berat jenis tinggi adalah yang
Gambar 7.
Pengaruh pemberian beberapa jenis arang terhadap pertumbuhan diameter batang tanaman
Eucalyptusurophylla
diinginkan konsumen. Bagian yang perlu diperhatikan dari bahan baku kayu adalah kesinambungannya. Bahan baku kayu dari hutan tanaman yang dikelola dengan lestari, sustainable forest management mulai dari pembibitan, penanaman, pemeliharaan, penebangan merupakan jaminan ketersediaan bahan baku kayu untuk arang. Indonesia sebagai negara tropis dengan potensi limbah biomassa sangat berlimpah terutama dari agro-industri sangat potensial untuk mengaplikasikan arang/biochar pada lahan pertanian, perkebunan dan kehutanan.
Gambar 8. Potensi beberapa jenis limbah sebagai bahan baku arang (Foto: dok. Gusmailina)
c. Teknologi Pembuatan Arang
1) Pembuatan Arang Serbuk Gergaji/Sekam Padi dengan Tungku Semi Kontinyu
Ada beberapa cara untuk membuat arang, baik arang bentuk bongkahan maupun arang serbuk gergaji atau arang sekam padi tergantung kebutuhan. Pada bab ini akan dikemukakan teknologi pembuatan arang serbuk gergaji atau sekam padi. Karena arang untuk
soil conditioner maupun arang kompos dibutuhkan arang yang
ber-ukuran kecil seperti serbuk gergaji atau sekam padi, sehingga tidak perlu menumbuk seperti meng-gunakan arang berbentuk bongkahan. Teknologi ini dirancang dengan konstruksi yang terbuat dari plat besi siku yang dapat dibongkar pasang (sistem baut) dan ditutup dengan
lembaran seng yang juga menggunakan sistem baut. Dalam satu hari (9 jam) dapat mengarangkan serbuk gergaji sebanyak 150–200 kg yang menghasilkan rendemen arang antara 20–24 %. Kadar air 3,49 %; kadar abu 5,19 %; kadar zat terbang 28,93 % dan kadar karbon sebesar 65,88 %. Arang serbuk gergaji yang dihasilkan dapat dibuat atau diolah lebih lanjut menjadi briket arang, arang kompos, arang aktif, atau bahkan digunakan langsung sebagai sebagai campuran media semai tanaman.
Gambar 9. Proses pembuatan arang serbuk gergaji dengan tungku semi kontinyu model P3HH
(Foto: dok. Gusmailina)
Pada bagian depan tungku terdapat bak yang berisi air yang berguna untuk memadamkan api setelah pengarangan sekaligus mencegah arang menjadi abu. Spesifikasi tungku semi kontinyu ini dapat dilihat pada Gambar 10.
Spesifikasi :
1. Type : Kubus (120 x 100 cm) 2. Tinggi pengarangan : 30 cm 3. Tinggi ruang pembakaran : 130 cm 4. Tinggi leher cerobong : 70 cm 5. Tinggi cerobong : 146 cm 6. Diameter cerobong : 50 cm
Gambar 10.
Sketsa tungku semi kontinyu model P3HH, 1997
Langkah-langkah membuat arang dengan tungku semi kontinyu:
Masukkan serpihan kayu sebanyak 5-10 kg sebagai umpan bakar di bagian pengarangan kemudian biarkan terbakar sampai panas dan membara;
Masukkan serbuk gergaji atau sekam padi ke bagian pembakaran sebanyak tiga karung (sekitar 35-40 kg) melalui pintu bagian belakang tungku;
Biarkan sampai membara sambil sesekali diaduk, sehingga serbuk yang terbakar akan jatuh ke bagian tempat pengarangan;
Biarkan terbakar sampai warna menjadi hitam, lalu ditarik ke bagian penampungan yang berisi air. Jika masih terlihat warna serbuk yang coklat, aduk sampai semua berubah menjadi arang;
Setiap 30 menit lakukan penambahan bahan baku sebanyak satu karung (10-15 kg);
Proses selanjutnya sama, dilakukan berulang-ulang dan kontinyu sampai didapatkan arang sesuai dengan kebutuhan;
Biarkan arang terendam sesaat di dalam bak penampungan, kemu-dian dikeringkan. Setelah kering arang siap untuk dikemas atau digunakan.
Gambar 11. Arang serbuk gergaji
(Foto: dok. Gusmailina)
2) Pembuatan Arang dengan Cara Tungku Drum
Pembuatan arang dengan tungku drum ini sudah banyak digunakan oleh masyarakat umum. Tungku drum dapat digunakan untuk membuat arang dari tempurung kelapa, tempurung kemiri, limbah kulit, ranting atau sebetan. Cara ini termasuk sederhana, mudah dan murah dengan menggunakan drum bekas minyak tanah atau oli dengan kapasitas 200 liter.
Spesifikasi kiln/tungku drum yang dimodifikasi adalah sebagai berikut:
Tipe : Silinder (Drum)
Tinggi drum : 90 cm
Diameter : 57 cm
Tinggi cerobong : 30 cm
Diameter cerobong : 10 cm
Lubang udara : 24 buah
Diameter lubang udara : 13 mm Jarak antar baris lubang : 15 cm
Gambar 12. Pembuatan arang dengan tungku drum (Foto: dok. Gusmailina)
Langkah-langkah membuat arang dengan tungku drum:
Masukkan sebatang bambu/kayu berdiameter 10 cm di tengah drum, tegak lurus pada tengah atau pusat drum
Isi drum dengan bahan baku sampai penuh;
Cabut bambu/kayu dengan perlahan, hingga membentuk lubang pada drum;
Tutup lubang udara dengan asbes atau tanah liat;
Masukkan umpan bakar ke dasar drum melalui lubang yang terbentuk;
Nyalakan, jika pembakaran sempurna maka kiln/tungku ditutup lalu dipasang cerobong asap;
Buka lobang udara pada baris pertama bagian bawah badan drum;
Jika pada lobang udara terlihat bara merah, segera tutup dengan asbes atau tanah liat, kemudian lobang udara baris berikutnya dibuka. Demikian seterusnya hingga pembakaran berlangsung
sampai terjadi bara pada lobang baris paling atas badan drum;
Pengarangan berlangsung antara 6-7 jam tergantung jenis bahan baku, kadar air, dan keadaan angin. Tutup cerobong dengan kain, kemudian bagian atas drum ditutup dengan pasir untuk mencegah agar udara tidak masuk ke dalam drum yang dapat menyebabkan arang jadi abu;
Pengarangan dihentikan bila asap yang keluar dari cerobong sudah tipis dan berwarna kebiru-biruan. Biarkan tungku dingin selama enam jam lalu tutup kiln dibuka. Pisahkan antara arang dari abu;
Untuk mengurangi asap, cerobong diperpanjang yang dapat disambung dengan bambu yang sudah dilobangi bagian tengahnya. Makin panjang cerobong makin sedikit asap sehingga tidak mengganggu lingkungan.
Gambar 13. Arang tempurung kelapa, arang sebetan/limbah kayu dan arang limbah potongan kayu yang dibuat dengan tungku drum.
(Foto: dok. Gusmailina)
2. Arang Sekam Padi (ASP)
Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikatego-rikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan bahan bakar.
Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20 sampai 30 %, dedak antara 8-12 % dan beras giling antara 50-63,5 % data bobot awal gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem lingkungan. Ditinjau dari komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia penting yang dapat dimanfaat-kan untuk berbagai keperluan diantaranya: (a) sebagai bahan baku pada
industri kimia, terutama kandungan zat kimia furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia; (b) sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen
portland, bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah; (c) sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil. Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk density) 125 kg/m3, dengan nilai kalori sekam sebesar 3300 k.kalori/kg. Menurut
Houston (1972) sekam memiliki bulk density 0,100 g/ml, nilai kalori antara 3300 -3600 k.kal/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271 BTU. Untuk lebih memudahkan diversifikasi penggunaan sekam, maka sekam perlu dipadatkan menjadi bentuk yang lebih sederhana, praktis dan tidak voluminous. Bentuk tersebut adalah arang sekam maupun briket arang
sekam. Arang sekam dapat dengan mudah dimanfaatkan sebagai bahan
bakar yang tidak berasap dengan nilai kalori yang cukup tinggi. Briket arang sekam mempunyai manfaat yang lebih luas lagi yaitu di samping sebagai bahan bakar ramah lingkungan, juga sebagai media tumbuh tanaman hortikultura khususnya tanaman bunga.
Arang sekam memiliki peranan penting sebagai media tanam pengganti tanah. Arang sekam bersifat porous, ringan, tidak kotor dan dapat menahan air. Penggunaan arang sekam cukup meluas dalam budidaya tanaman hias maupun sayuran, terutama budidaya secara hidroponik. Saat ini arang sekam mudah diperoleh di toko-toko pertanian. Namun arang sekam dapat dibuat sendiri dengan cara sederhana, untuk keperluan sendiri atau bahkan dapat dijadikan sebagai usaha sampingan. Arang sekam padi dapat dibuat dengan menggunakan tungku semi kontinyu tipe P3HH, atau dengan cara sederhana dengan cara disangrai. Peralatan yang diperlukan adalah tungku dan seng. Caranya, sekam padi diletakkan di atas seng yang telah ditempatkan di atas tungku. Selanjutnya sekam disangrai sambil diaduk. Dengan cara ini akan diperoleh arang sekam sebanyak 40-50 kg dari 100 kg sekam segar. Pembuatan arang sekam juga dapat dilakukan dengan cara dibakar dalam drum. Caranya, masukkan sekam ke dalam drum sampai tinggi sekitar 20 cm. Tuang oli ke dalam drum dan bakar. Jika asap dari pembakaran berkurang, maka sekam ditambah sedikit demi sedikit hingga drum penuh. Kemudian drum ditutup karung basah dan di atasnya diberi tutup hingga rapat. Biarkan sekam
