Pengaruh Pembakaran Dalam Pembuatan Abu Dari Kulit Buah Pisang Kepok (Musa parasidiaca Linn Cv „Saba‟) Sebagai Sumber Alkali

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PISANG

Pisang adalah salah satu buah yang paling luas dikonsumsi di dunia dan

mewakili 40% dari perdagangan dunia dalam buah-buahan [12]. Pisang

merupakan buah terbesar kedua yang diproduksi setelah jeruk, berkontribusi

sekitar 17% dari total produksi buah di dunia, dan dikultur lebih dari 130 negara,

di sepanjang tropis dan subtropis [13].

Tinggi tanaman pisang (dewasa) berkisar antara 2 – 8 m (tergantung

jenisnya), dengan daun-daun yang panjangnya ada yang mencapai 3,5 m.

Tanaman pisang akan menghasilkan satu tandan buah pisang, sebelum dia mati

dan digantikan oleh batang pisang baru. Untuk satu tandan pisang sendiri terdiri

atas 5 – 20 sisir, yang masing-masing sisir terdiri lebih dari 20 buah pisang [14].

Buah pisang sangat prospektif sebagai bahan baku industri. Hal tersebut

karena kemudahan dalam mendapatkan bahan baku, serta berbagai produk dapat

diolah dari buah pisang sehingga dapat meningkatkan nilai tambah [15].

Tabel 2.1 Tabel Produksi Pisang (dalam ton) [16] No. Tahun Luas Panen

(Ha)

Produksi (Ton) Produktivitas (Ton/Ha)

1. 2005 101.465 5.177.608 51,03

2. 2006 94.144 5.037.472 53,51

3. 2007 98.143 5.454.472 55,57

4. 2008 107.791 6.004.615 55,71

5. 2009 119.018 6.373.533 53,55

6. 2010 101.276 5.755.073 56,83

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa produksi pisang di berbagai provinsi

di Indonesia cukup besar. Besarnya angka ini berbanding lurus dengan jumlah

limbah dari pisang itu sendiri yaitu kulit pisang. Untuk itu dilakukanlah berbagai

merupakan sumber potasium yang baik. Setiap bobot segar 100 g pisang

mengandung 385 mg potassium [17].

2.1.1 Pisang Kepok

Pisang kepok merupakan pisang kultivar triploid hibrida berasal dari

Filipina dengan nama ilmiah Musa paradisiaca L. cultigroup Plantain cv. „Saba‟. Pisang kepok seperti kultivar pisang lainnya tumbuh dengan baik di daerah

lembab hangat, dengan suhu berkisar antara 18 °C hingga 35 °C dan curah hujan

tahunan 2.500 mm yang merata sepanjang tahun. Pisang kepok juga tumbuh

dengan baik di bawah sinar matahari penuh dengan tanah subur yang kaya akan

bahan organic dan pH tanah antara 5,5 dan 6,5. Pisang kepok dapat dimakan

mentah atau dimasak. Pisang ini juga dibudidayakan sebagai tanaman hias dan

pohon rindang untuk ukuran besar dan warna mencolok. Daunnya juga digunakan

sebagai pembungkus tradisional makanan hidangan asli di Asia Tenggara.

Seratnya juga dapat diambil dari batang atau daun dan diolah menjadi tali, tikar,

dan karung [18].

2.1.2 Kulit Pisang

Limbah kulit pisang merupakan biomassa yang awalnya derivatif dari pisang

yang telah di ambil dari kulit pisang. Limbah kulit pisang biasanya dibuang di

tempat pembuangan sampah kota, yang berkontribusi terhadap masalah

lingkungan yang ada [19]. Kulit pisang dapat dimanfaatkan secara langsung

sebagai makanan ternak. Akan tetapi, limbah kulit pisang ini berpotensi untuk

diolah menjadi bahan baku yang berguna dan mempunyai nilai lebih. Kulit pisang

mengandung komponen yang bernilai, seperti karbohidrat, vitamin C, kalsium dan

nutrien lainnya. Berdasarkan sifat fisik dan kimianya, limbah kulit pisang sangat

berpotensi untuk digunakan sebagai sumber karbon dalam pembuatan alkohol [7].

Daur ulang limbah kulit buah tidak hanya akan membantu mengurangi

masalah limbah padat tetapi juga akan membantu menemukan zat penting yang

mungkin terbukti memiliki penggunaan yang penting. Limbah kulit buah pisang

kepok kemudian dapat dimanfaatkan dengan baik sebelum dibuang. Hasil positif

dari penelitian ini diharapkan akan mempercepat penelitian yang serupa dilimbah

bagi manusia dari limbah. Manusia akan dapat melestarikan sumberdaya dengan

menggunakan limbah sebagai sumber pengganti [20]. Balai penelitian dan

pengembangan industri, Jatim Surabaya (1982) kulit buah pisang mengandung

15% kalium dan 12% fosfor lebih banyak daripada daging buah [21].

Tabel 2.1 Komposisi Kandungan Beberapa Macam Kulit Pisang [22]

2.2 BIOMASSA

Biomassa merupakan material organik yang terdapat pada tanaman (termasuk alga, pohon dan lainnya). Ketika ikatan-ikatan molekul antara karbon,

hidrogen dan oksigen terputus oleh pencernaan, pembakaran atau dekomposisi,

zat-zat ini akan melepaskan energi kimianya. Biomassa selalu menjadi sumber

energi utama untuk beberapa hal dan diperkirakan kontribusinya menyuplai energi

untuk dunia hingga 10-14%.

Biomassa dapat terkonversi menjadi 3 jenis produk :

- Energi panas/listrik

- Sumber bahan bakar transport

- Cadangan bahan kimia

Sifat utama dari bahan biomassa yang menjadi perhatian dalam pengolahan

menjadi sumber energi, berhubung pada :

- Kandungan air (luar dan dalam)

- Nilai kalor

- Kandungan abu/residu

- Kandungan logam alkali

- Perbandingan selulosa/lignin [23]

2.3 PEMBAKARAN BIOMASSA

Abu merupakan bahan anorganik yang tidak dapat dibakar dari sumber bahan bakar yang tersisa setelah melalui pembakaran sempurna dan mengandung

fraksi mineral dari biomassa tersebut. Abu merupakan turunan bagian dari

struktur tanaman dan mengandung berbagai unsur. Dalam kayu, abu terkandung

kurang dari 2 persen, sedangkan bahan-bahan tanaman perkebunan dapat

mencapai antara 5%-10% dan mencapai 30%-40% dalam sekam padi. Produk

dasar biomassa menghasilkan residu abu, yang melibatkan proses termokimia

yang meliputi pembakaran, pirolisis dan insinerasi dari biomassa tersebut.

Menurut Khan et al., potensial pemanfaatan abu dipengaruhi oleh adanya

kehadiran logam-logam berat yang terkandung dalam sumber biomassa. Menurut

Demirbas, komposisi dari abu juga tergantung pada jenis tumbuhan, kondisi

pertumbuhan dan fraksi abu. Akan tetapi, beberapa mineral dari abu mempunyai

dampak yang baik pada aplikasi perkebunan dan lahan tanah kehutanan [24].

Mekanisme yang dilakukan untuk memperoleh mineral yang terbentuk

pada abu selama pembakaran masih belum jelas, akan tetapi dengan alasan yang

pasti dengan mengasumsikan konversi mineral tersebut berubah berdasarkan

temperatur pembakaran. Pada temperatur yang tinggi, kalium oksida yang

terbentuk akan bereaksi dengan unsur-unsur lain dan membentuk ikatan kimia,

pada keadaan yang sama terjadi disosiasi dari kalium karbonat dan senyawa

kalium oksida akan mengalami penguapan dengan cepat sedangkan temperatur

yang rendah, panas akan berpindah ke permukaan KOH sehingga K2CO3akan

terbentuk [8]. Kombinasi kandungan oksigen tinggi dengan bahan organik volatil

yang terkandung di dalam biomassa menunjukkan potensi terjadinya penguapan

pada sejumlah bahan anorganik selama pembakaran [25]. K, Na, S dan Cl

merupakan senyawa-senyawa volatil yang terbentuk dari abu berdasarkan cara

terlepas dari bahan yang dibakar menjadi fasa gas dan kemudian beraksi dalam

kondisi fasa gas [26].

Klorin merupakan faktor utama dalam pembentukan abu. Klorin sangat

mempengaruhi kehadiran senyawa-senyawa anorganik, pada khususnya kalium.

Kalium klorida merupakan senyawa paling stabil pada temperatur tinggi, dalam

fasa gas. Konsentrasi klorin sering dipakai sebagai jumlah logam alkali yang

menguap selama pembakaran yang juga mengartikan konsentrasi dari logam

alkali tersebut. Ketidakhadiran klorin membuat alkali hidroksida menjadi senyawa

utama dalam fasa gas yang stabil pada gas pembakaran [25].

Profil temperatur merupakan aspek paling penting dalam pengontrolan

operasi proses pirolisis. Laju alir massa, fasa gas maupun padatan, bersama

dengan temperatur reaktor mengontrol parameter-parameter seperti laju panas,

puncak temperatur, residence time dan waktu kontak antara fasa gas dan fasa

padatan. Faktor ini mempengaruhi sifat dari produk yang dihasilkan. Residence

time padatan juga penting akan tetapi sedikit di bawah perinkat dibanding dengan

temperatur, pengaruh waktu yang lama akan mempengaruhi yield yang lebih

rendah [27]. Menurut Jaihrul. et al., perbandingan zat volatil, fixed carbon,

kandungan abu dan air merupakan indikator-indikator yield produk pirolisis.

Kandungan air pada biomassa hanya mempengaruhi proses perpindahan panas

dengan efek yang signifikan saat menghasilkan produk-produk tersebut [28].

Temperatur pembakaran merupakan faktor penting dalam menentukan

yield abu dari biomasssa. Adanya partikel hitam pada abu biasanya

diidentifikasikan sebagai pembakaran tidak sempurna. Pembakaran biomassa pada

temperatur tinggi akan mengakibatkan dekomposisinya beberapa senyawa

anorganik dan berkurangnya berat abu. Babeyemi et al, merupakan salah satu

peneliti yang mengevaluasi kembali komposisi dan senyawa kimia pada abu dari

berbagai jenis tanaman yang berbeda.

Babayemi et al, menyatakan kandungan abu secara utama mengandung

karbonat dan hidroksida dari logam alkali (Na/K), tetapi pada beberapa kasus,

sulfat. Dalam beberapa studi juga menyatakan adanya beberapa jenis tanaman

mengandung non-alkali yang cukup tinggi. Dengan pertimbangan dari metode

pemisahan (khususnya pengkristalan), komponen yang berbeda dapat dipisahkan

dan diperoleh dalam bentuk senyawa yang lebih murni.

Komponen-komponen yang tidak larut dari abu mengandung silikat dan

beberapa logam lainnya, ketika abu diekstrak dengan air, hanya karbonat dan

mungkin logam klorida dan sulfat akan ikut di dalam larutan tersebut. Kandungan

alkali pada abu merupakan kalium atau natrium karbonat. Biasanya kandungan

tersebut dapat ditentukan dari metode titrasi asam-basa, dengan menggunakan

metil orange atau indikator phenolpthalein.

Ekstraksi alkali abu merupakan alkali hidroksida yang dijelaskan dari

K2O atau Na2O yang terbentuk dari hasil pembakaran biomassa dan larut dalam

air selama ekstraksi dan membentuk hidroksida. Tetapi pembentukan K2O atau

Na2O dapat terjadi dari pembakaran logam murni di udara, sebab K dan Na dalam

bahan tanaman membentuk ikatan dengan matriks organik didalam tanaman,

pelepasan gas CO2 dalam sistem pembakaran akan lebih mengarah membentuk

karbonat dari logam tersebut dibanding oksidanya. Juga sangat diharapkannya

dengan kandungan abu yang semakin tinggi akan membuat yield alkali terus

meningkat, akan tetapi hal tersebut tidak demikian. Menurut Babayemi et al.,

hubungan antara abu dan kandungan alkali akan berbeda dikarenakan variasi dari

spesies tanaman [22].

2.4 PEMANFAATAN ABU

Secara global penggunaan abu dapat digunakan menjadi 3 pilihan :

- Penggunaan sebagai pupuk (bahan mentah)

- Aplikasi sebagai bahan bangunan atau sebagai komponen dalam manufaktur

bahan-bahan bangunan.

2.4.1 Penggunaan Sebagai Pupuk

Abu biomassa dapat digunakan langsung sebagai pupuk atau pengontrolan

pH pada tanah atau dijadikan sebagai bahan mentah untuk memproduksi pupuk

mineral. Penggunaan sebagai bahan pupuk menghemat sumber bahan baku utama

yang ada. Tiga unsur untuk memenuhi sebagai pupuk adalah nitrogen (N), fosfor

(P), dan kalium (K). Abu biomassa hanya dapat dijadikan sebagai sumber kalium,

karena abu dari proses termal akan melepaskan unsur nitrogen dan kehadiran

bentuk senyawa fosfor membuatnya sangat sukar untuk larut dikondisi tanah.

Akan tetapi, penggunaan sebagai pupuk perlu dipertimbangkan dosis minimum

nutrisi yang diperlukan untuk penggunaan perkebunan dan dosis maksimum zat

kontaminasi yang terkandung. Jadi secara kesimpulannya, penggunaan abu

biomassa sebagai bahan mentah untuk pupuk dapat dipertimbangkan sebagai

pilihan penggunaan abu, karena nutrisi pada abu akan kembali ke lingkungan dan

sumber bahan alam tak terbarukan dapat dijaga.

2.4.2 Penggunaan sebagai bahan bangunan

Bottom Ashes merupakan abu yang lebih mudah penggunaannya sebagai

bahan bangunan. Bottom ashes dapat digunakan untuk menggantikan beberapa

jenis pasir dalam konstruksi jalanan atau perataan tanah. Penggunaannya juga

digunakan sebagai dinding pelapis untuk menghindari kontak dengan air hujan

ataupun air tanah jika kandungan beberapa unsur-unsur logam berat dibawah

batas yang ditentukan. Penggunaan sebagai bahan materi bangunan atau

komponen dalam memproduksi produk-produk bangunan sering kali merupakan

pilihan terbaik untuk abu dari pembakaran biomassa. Abu dari biomassa menjadi

sebuah perhatian jika ada dalam jumlah yang besar bahkan dengan kualitas yang

rendah.

2.4.3 Penggunaan sebagai bahan bakar

Penggunaan abu sebagai bahan bakar merupakan pilihan yang baik

dikarenakan masih adanya sejumlah sisa karbon yang tak terbakar (unburned

carbon). Akan tetapi penggunaan sebagai bahan bakar dapat diaplikasikan jika

melebihi dari 15 MJ/kg. Kandungan air dan nilai kalor juga merupakan faktor

paling penting [29]

2.5 KARAKTERISTIK SENYAWA KIMIA 2.5.1 K2O (Kalium Oksida)

A. Sifat Fisika[30]

1. Warna : putih kekuningan-abu 2. Wujud : padatan kristal

3. Titik leleh : > 763 oC, 350 oC (dekomposisi) 4. Berat molekul : 2350 kg m-3

B. Sifat Kimia[31]

1. Reaksi kuat dengan asam dan bersifat korosif 2. Larut dalam air menjadi basa kuat.

3. Reaksi kuat dengan air menghasilkan kalium hidroksida

2.5.2 Na2O (Natrium Oksida)

A. Sifat Fisika[32]

1. Warna : putih 2. Wujud : padatan 3. Titik leleh : 1132 oC

4. Titik didih : dekomposisi pada 1950 oC 5. Densitas : 2270 kg m-3

6. Berat molekul : 61.976

B. Sifat Kimia

1. Natrium yang dibakar dengan oksigen membentuk natrium oksida (Na2O) [33]