2
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Kemiri Sunan (Aleurites Trisperma Blanco)
Kemiri Sunan (Aleurites trisperma Blanco) adalah salah satu tanaman penghasil minyak nabati berpotensi sebagai bahan bakar nabati (Ferry, 2009). Menurut sejarah, tanaman ini berasal dari Filipina, akan tetapi tanaman ini telah tumbuh secara alami di daerah Jawa Barat dengan suhu yang optimal sekitar 18-26 oC dengan pH 5.4 – 7.1. Kemiri sunan dapat ditemukan pada ketinggian hingga 1000 m di atas permukaan laut, berbentuk pohon dengan kanopi yang lebar dan memiliki perakaran dalam sehingga sangat baik sebagai tanaman konservasi untuk mencegah erosi. Kemiri sunan yang memiliki daun hingga puluhan ribu helai per pohon dapat mengikat karbondioksida (CO2) dan menghasilkan oksigen dalam jumlah besar. Luas lahan kritis di Indonesia saat ini mencapai 59.2 juta hektar. Jika lahan hutan dan lahan tidak produktif ditanami kemiri sunan maka pohon-pohonnya akan berjumlah lebih dari 10 miliar batang. Jika keadaan itu terealisasi maka Indonesia akan menjadi penyuplai oksigen terbesar di dunia (Natakarma,2009).
Selain sebagai solusi untuk rehabilitasi lahan kritis, kemiri sunan juga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif. Saat ini kemiri sunan sedang dikembangkan oleh pemerintah daerah Sumedang bekerjasama dengan Tim Pengembangan Agribisnis, PONPES Sunan Drajat.
Menurut Hendra Natakarma selaku ketua tim pengembangan Agribisnis Ponpes Sunan Drajat, tanaman ini dapat menghasilkan 300-500 kg biji kering per pohon per tahun dengan kadar minyak 50-56 %. Suatu potensi yang sangat menjanjikan. Dengan kadar minyak dan potensi produksi seperti ini berarti dalam satu hektar dengan populasi 100 pohon dapat menghasilkan 50 ton biji kering, setara dengan 15-25 ton minyak, lebih tinggi dibanding potensi produksi yang dihasilkan Kelapa Sawit (Yuniati, 2009).
Potensi terbesar dari kemiri sunan terdapat pada buah yang terdiri dari biji dan cangkang.
Pada biji terdapat inti dan kulit. Inti itulah yang dapat diproses menjadi minyak untuk sumber energi alternatif pengganti solar atau biodiesel. Hasil dari perahan adalah minyak berupa cairan bening berwarna kuning dan bungkil. Komposisi minyak antara lain terdiri dari asam palmitic sebanyak 10 %, asam stearic 9 %, asam oleic 12 %, dan asam linoleic 19 %. Minyak kemiri sunan hasil perahan kemudian diproses lebih lanjut menjadi biodiesel. Fungsi lain minyak tersebut adalah sebagai bahan baku pernis, cat, sabun, minyak kain, resin, kulit sintetis, pelumas, kampas rem, dan campuran pada pembersih atau pengilap (Natarkama,2009).
3 (a) (b)
Gambar 1. (a) Buah kemiri sunan (b) Biji kemiri sunan dibandingkan dengan biji Jarak Pagar
Menurut Natakarma (2009) sisa dari ekstraksi berupa bungkil dapat diolah lebih lanjut menjadi biogas. Sebanyak tiga kilogram (kg) bungkil dapat menghasilkan energi setara dengan seliter minyak tanah. Jika rata-rata kebutuhan biogas setiap rumah sebanyak 1-1.5 liter minyak tanah per hari maka dibutuhkan 6-9 kg bungkil per hari atau 2-3 ton bungkil per tahun (setara dengan 6 ton biji kering pertahun).
Pada Gambar 1.(b) dapat dilihat biji di atas mistar adalah biji yang masih tertutupi oleh cangkang sedangkan yang terdapat dibawah mistar adalah biji yang telah dikupas bagian cangkangnya. Jika pengolahan biodiesel menggunakan biji beserta cangkangnya, minyak biodiesel yang dihasilkan akan berwarna keruh. Oleh karena itu biasanya yang diolah adalah biji yang terlebih dulu dikupas cangkangnya.
Pengupasan cangkang dari biji dapat menggunakan alat pengupas biji kemiri dapur, karena ukuran dan sifatnya yang hampir mirip, bahkan cangkang kemiri dapur lebih keras dari kemiri sunan. Akibat yang ditanggung oleh pengerjaan ini yaitu adanya limbah berupa cangkang kemiri sunan yang tidak termanfaatkan. Limbah inilah yang dalam kegiatan ini akan digunakan sebagai bahan dasar pembuatan papan partikel.
B. Serutan Kayu Kamper (Dryobalanops aromatica)
Menurut Hargreen dan Bowyer (1989) kayu adalah suatu karbohidrat yang tersusun atas karbon, hidrogen dan oksigen. Komposisi bahan kayu berdasarkan persen berat kering yaitu karbon 49%, hidrogen 6%, oksigen 44%, sedikit nitrogen dan abu 0,1%. Kayu biasanya diolah terlebih dahulu sebelum digunakan. Pengolahan kayu akan menghasilkan limbah pengolahan kayu.
Limbah pengolahan kayu adalah kayu yang tersisa akibat proses pengolahan yang bentuknya dapat berupa serbuk gergaji (sawdust), sebetan (slabs), potongan (trim) dan shaving.
Serutan kayu bisa didapatkan dari limbah pengrajin kayu furniture yang ada. Serutan kayu ini dianggap sampah oleh para pengrajin kayu. Para pengrajin ini biasanya membuang atau membakar serutan kayu tersebut. Ketersediaan serutan kayu dapat mencapai 5,8 ton perhari pada sentra mebel tradisional Jakarta timur pada tahun 1996 (Martosudirjo,1996). Dewasa ini bahkan sebuah perusahaan yang terletak di daerah Tanggerang, Banten bernama CV. Karya Serutan
4 Perkasa dapat menyediakan 20 ton perhari (Anonim, 2011). Hal ini menunjukan bahwa ketersediaan serutan kayu melimpah.
Kayu kamper adalah salah satu jenis kayu yang ada di Indonesia yang sering digunakan sebagai bahan bangunan, furniture dan lainnya. Komposisi kimia pada kayu kamper sebagai salah satu jenis kayu yang ada di Indonesia yaitu kandungan selusosa 60%, lignin 26,9%, pentosan 15,7%, kadar silika 0,6% (Martawijaya, 1981).
Kayu Kamper termasuk ke dalam famili Dipterocarpaceae. Dipterocarpaceae adalah satu-satunya suku tumbuhan yang mendominasi hutan tropis dataran rendah primer, baik ditinjau dari segi jumlah maupun dari segi volume kayunya. Suku kayu ini merupakan sumber penghasil kayu yang paling berharga baik untuk keperluan konstruksi berat maupun untuk konstruksi ringan (Tantra, 1976). Kayu kamper memiliki ciri-ciri umum antara lain, warna kayu merah, merah- coklat, atau merah-kelabu, mempunyai tekstur agak kasar dan merata, arah serat lurus atau terpadu, permukaan terasa licin jika diraba, permukaan mengkilap dan berbau kamper jika masih segar, namun bau ini akan hilang jika kayu dikeringkan (Martawijaya et al, 1981).
Sifat-sifat umum kayu Kamper adalah mempunyai permukaan yang lurus atau terpadu dengan kekerasan dan kembang kusut sedang, tahan terhadap retak radial, pengerjaan agak sukar, bagian gubalnya mudah diawetkan, dapat tahan beberapa tahun asal terhindar dari serangan rayap dan air garam atau tanah. (Samingan, 1982 ).
C. Papan Partikel
Papan partikel merupakan salah satu jenis produk komposit/panel kayu yang terbuat dari partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat dengan perekat sintetis atau bahan pengikat lain kemudian dikempa panas (Maloney, 1977). Papan partikel juga dapat diartikan sebagai sebuah produk panel yang terbuat dari partikel yang direkatkan menjadi satu (Tsoumis,1991). Sebagai salah satu produk komposit, papan partikel mempunyai kelemahan stabilitas dimensi yang rendah. Pengembangan tebal papan partikel sekitar 10-25% dari kondisi kering ke basah melebihi pengembangan kayu utuhnya serta pengembangan liniernya sampai 0.35%. Pengembangan panjang dan tebal pada papan partikel ini sangat besar pengaruhnya pada pemakaian terutama bila digunakan sebagai bahan bangunan (Haygreen dan Bowyer, 1966).
Partikelnya merupakan serpihan kayu kecil atau bahan lain yang berlignin-selulosa.
Perkembangan industry papan partikel sangat cepat. Cepatnya pertumbuhan industri papan partikel disebabkan oleh 1) bahan baku yang berlimpah yang merupakan limbah kayu 2) ketersediaan resin yang dapat diproduksi secara massal 3) produk dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Papan partikel diproduksi dengan ketebalan 0.2-4cm (sekitar 0.1-1.5 in) dengan kerapatan sekitar 0.5-0.8 g/cm3 (Tsoumis, 1991).
Bahan baku dari pembuatan papan partikel adalah kayu, perekat, dan bahan tambahan lainnya. Bahan tambahan seperti wax berguna untuk mengurangi sifat higroskopis, fungisida, insectisida dan bahan racun api. Bahan perekat yang biasa digunakan adalah resin sintetik.
Sintetik resin pertama adalah phenol formaldehid yang pada awalnya (1929) berbentuk lembaran tipis (Tegofilm) dan kemudian berbentuk cair pada tahun 1935. Urea formaldehid muncul pada tahun 1931, melamin formaldehid di akhir dekade yang sama dan resolsinol
5 formaldehid pada tahun 1943. Pada penelitian ini adalah jenis perekat terbaru yaitu Diethyl Methane Diisosianat (MDI) (Tsoumis, 1991).
D. Proses Pembuatan Papan Partikel
a. Pengeringan bahan (Drying)
Kadar air partikel adalah salah satu faktor penting dalam pembuatan papan partikel. Kadar air awal bahan yang tinggi tentunya akan meningkatkan biaya pengeringan. Kadar air bahan setelah pengeringan biasanya diusahakan sekitar 3-6% tergantung jenis dan jumlah resin. Kadar air yang tinggi dapat menyebabkan terbentuk kantung uap selama pengempaan panas. Pengeringan dilakukan dengan cara meletakan bahan pada udara panas. Tingkat atau derajat pengeringan tergantung pada suhu dan waktu pengeringan (Moslemi, 1974).
b. Pencampuran partikel dan perekat
Ada dua perekat yang biasa digunakan, yaitu urea-formaldehide untuk papan partikel yang digunakan untuk interior dan phenol-formaldehide untuk keperluan papan partikel struktural.
Perekat biasanya dicampur dengan air sebelum digunakan. Pada umumnya pencampuran diaplikasikan dengan 35-60% air. Banyaknya perekat yang dicampur sekitar 6-7% atau 6-7 g perekat dicampur dengan 100 g bahan kering. Perekat dengan kadar yang lebih tinggi (8-10%) digunakan pada permukaan lapisan papan untuk papan tiga lapis atau lima lapis. Lilin juga sering digunakan sebagai bahan tambahan dalam larutan dengan kadar 50% padatan dalam proporsi dari 0.75-1% untuk mengurangi sifat higroskopis dan juga meningkatkan stabilitas dimensi. Bahan perekat biasanya ditambahkan atau dicampurkan dengan cara disemprot (Kelly,1977).
c. Pengempaan (Pressing)
Pengempaan diaplikasikan dengan menggunakan pengempaan panas. Suhu saat pengempaan panas adalah sekitar 160-220 oC untuk phenolic resin dan 140-200 oC untuk urea formaldehid (Maloney, 1977)
Gambar 2. Diagram tekanan-waktu untuk produksi papan partikel Sumber: Tsoumis, 1991
Time
Pressure
6 Menurut Maloney (1977) dan Moslemi (1974) pada fase awal tekanan bernilai 0 sampai plat pengempa bersentuhan dengan bahan. Kemudian tekanan meningkat sampai tingkat yang diinginkan dan tetap konstan sampai waktu tertentu. Setelah itu, tekanan dikurangi sebesar 0.1-0.2 N/mm2 (15-30 psi) untuk memberikan kesempatan uap air keluar dari papan dan melepaskan tekanan uap pada bahan. Selanjutnnya proses berlangsung dalam waktu singkat yang bertujuan untuk mencegah memuainya papan sampai selesainya polimerisasi perekat. Setelah itu proses pengempaan selesai. Pada umumnya waktu pengempaan berkisar 10-12 menit untuk papan setebal 2 cm dengan korespondensi 0.5-0.6 menit/mm ketebalan.
*Sumber: FAO
Gambar 3. Diagram alir proses produksi papan partikel
E. Mutu Papan Partikel
Mutu papan partikel meliputi cacat, ukuran, sifat fisik, sifat mekanis, dan sifat termal.
Dalam standar papan partikel yang dikeluarkan oleh beberapa negara masih mungkin terjadi perbedaan dalam hal kriteria, cara pengujian, dan persyaratannya. Walaupun demikian, secara garis besarnya sama.
1. Sifat Fisik
• Kerapatan
Kerapatan menyatakan hubungan antara berat dan isi (volume) papan partikel. Kerapatan papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, tetapi persyaratannya tidak selalu sama. Menurut Standar Indonesia Tahun 1983 persyaratannya 0.50-0.70 g/cm3, sedangkan menurut Standar Indonesia Tahun 1996 persyaratannya 0.50-0.90 g/cm3, dan menurut Standar Nasional Indonesia Tahun 2006 persyaratannya 0.40-0.90 g/cm3. Ada standar papan partikel yang mengelompokkan menurut kerapatannya, yaitu rendah, sedang, dan tinggi.
Kerapatan benda atau massa jenis merupakan perbandingan massa dengan volume, berdasarkan definisi tersebut maka rumus kerapatan adalah :
ߩ =
௩ [1]Satuan SI untuk kerapatan adalah kg/m3 atau g/cm3. Sebagai contoh kerapatan air murni sebesar 1000 kg/m3 atau 1g/cm3. Menurut Mohsenin (1980) ada tiga macam massa jenis, yaitu :
Pengempaan panas
Pengkondisian
Pembersihan
Papan
partikel
Pencucian Pengeringan
PencampurandenganPerekat Bahan Baku
7 1. Bulk Density yang merupakan massa dari suatu tumpukan bahan dibagi volumenya,
termasuk rongga yang terdapat di antara bahan.
2. Apparent density yang merupakan massa dari tiap-tiap unit bahan dibagi volumenya.
3. True density yaitu massa sejumlah bahan tertentu yang digiling dan dipadatkan dibagi dengan volumenya.
• Dimensi
Dimensi berupa penilaian panjang, lebar, tebal dan siku terdapat pada semua standar papan partikel. Dalam hal ini, dikenal adanya toleransi yang tidak selalu sama pada setiap standar.
Dalam hal toleransi, telah dibedakan untuk papan partikel yang dihaluskan kedua permukaannya, dihaluskan satu permukaannya dan tidak dihaluskan permukaannya (SNI 03-2105-2006).
• Kadar air
Kadar air papan partikel ditetapkan dengan cara yang sama pada semua standar, yaitu metode oven (metode pengurangan berat). Bahan dikeringkan sampai berat kering tanur.
Persyaratannya menurut Standar Nasional Indonesia Tahun 2006 adalah kadar air papan partikel tidak boleh melebihi 14% (SNI 03-2105-2006).
• Pengembangan tebal
Pengembangan tebal adalah penambahan tebal papan partikel setelah penambahan air. Bila tebal papan ≤ 12.7 mm pengembangan maksimal 25%, sedangkan jika tebal papan partikel ≥ 12.7 mm pengembangan maksimal 20% (SNI 03-2105-2006).
2. Sifat Mekanis
• Keteguhan lentur kering dan modulus elastisitas lentur
Kemampuan papan partikel menahan beban terpusat dalam keadaan kering. Keteguhan (kuat) lentur umumnya diuji pada keadaan kering meliputi modulus patah dan modulus elastisitas.
Pada Standar Nasional Indonesia (SNI) Tahun 1983 hanya modulus patah saja, sedangkan pada SNI Tahun 1996 meliputi modulus patah dan modulus elastisitas. Selain itu, pada standar ini ada pengujian modulus patah pada keadaan basah, yaitu untuk papan partikel tipe 150 dan 200. Bila papan partikelnya termasuk tipe I (eksterior), pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air mendidih (2 jam) kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam. Papan partikel tipe II (interior) pengujian modulus patah dalam keadaan basah dilakukan setelah contoh uji direndam dalam air panas (70 °C) selama 2 jam kemudian dalam air dingin (suhu kamar) selama 1 jam.
• Keteguhan rekat internal
Keteguhan rekat internal (kuat tarik tegak lurus permukaan) umumnya diuji pada keadaan kering, seperti pada SNI tahun 1996. Pada SNI tahun 1983 pengujian tersebut dilakukan pada keadaan kering untuk papan partikel mutu I (eksterior) dan mutu II (interior). Pengujian pada keadaan basah, yaitu setelah direndam dalam air mendidih (2 jam) dilakukan hanya pada papan partikel mutu I saja.
8
• Keteguhan pegang skrup
Keteguhan (kuat) pegang skrup diuji pada arah tegak lurus permukaan dan sejajar permukaan serta dilakukan pada keadaan kering saja. Menurut Standar Indonesia tahun 1996 pengujian tersebut dilakukan pada papan partikel yang tebalnya di atas 10 mm.
3. Sifat-Sifat Thermal
Sifat termofisik merupakan sifat yang berhubungan dengan pindah panas dan massa, yang terkandung dalam suatu produk serta mencirikan karakteristik dari produk tertentu. Pengujian termofisik produk meliputi ukuran panas jenis, konduktivitas panas, difusivitas, koefisien pindah panas konveksi dan sebagainya. Pengetahuan tentang sifat termofisik papan partikel juga penting, agar penggunaan papan partikel dapat maksimal.
• Konduktivitas Panas
Konduktivitas panas didefinisikan sebagai jumlah panas yang mengalir secara konduksi dari suatu unit waktu melalui luas penampang tertentu yang diakibatkan karena adanya perbedaan suhu. Prinsip dasar teknik pengukuran Thermal Conductivity Meter adalah sebagai pengembangan dari metode kawat pemanas (heater) yang disisipkan lurus di dalam pusat bahan yang akan diukur, dimana bahan berbentuk silinder atau balok simetris. Pengembangan metode tersebut disebut metode Probe dimana sebagian dari bahan digantikan oleh suatu material yang diketahui harga konstannya.
• Panas Jenis
Panas jenis suatu bahan dinyatakan sebagai kebutuhan energy untuk menaikan satu satuan suhu bahan per satuan massa bahan, dengan satuan kJ/ kgoK. panas jenis (specific heat) suatu benda juga didefinisikan sebagai perbandingan antara kapasitas panas dengan massa bahan benda tersebut. Adapun kapasitas panas didefinisikan sebagai perbandingan antara banyaknya panas yang diberikan Q, dengan kenaikan suhu ∆T(Sears, 1950) (pers. [1]).
Kapasitas Panas
=
∆்ொ [2]Cp= ௦௧௦ ௦
ெ௦௦ =ொൗ∆்= ∆்ொ [3]
• Difusivitas Panas
Difusivitas panas didefinisikan sebagai laju perambatan panas secara difusi dalam suatu bahan (Mohsenin,1980). Dalam hubungannya dengan sifat panas yang lain, difusivitas panas merupakan perbandingan dari konduktivitas panas (k) dengan kapasitas panas volumetrik (Cw), dimana kapasitas panas volumetrik merupakan hasil kali antara massa jenis (ρ) dengan panas jenis (Cp), sehingga difusivitas panas (α) dapat diformulasikan dengan:
ߙ =
ఘ [4]Dengan diketahuinya nilai difusivitas bahan, maka dapat diduga waktu yang diperlukan untuk suatu proses perlakuan panas.
