BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 BIOMASSA Biomassa merupakan bahan alami yang biasanya dianggap sebagai sampah dan sering dimusnahkan dengan cara dibakar. Biomassa meliputi limbah kayu, limbah pertanian, limbah perkebunan, limbah hutan, komponen organik dari industri dan rumah tangga. Biomassa tersebut dapat diolah menjadi bioarang, yang merupakan bahan bakar dengan tingkat nilai kalor yang cukup tinggi dan dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Di samping itu sumber energi biomassa mempunyai keuntungan pemanfaatan antara lain: [4] 1. Sumber energi ini dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat diperbaharui. 2. Sumber energi ini relatif tidak mengandung unsur sulfur sehingga tidak menyebabkan polusi udara sebagaimana yang terjadi pada bahan bakar fosil. 3. Pemanfaatan energi biomassa juga meningkatkan efisiensi pemanfaatan limbah pertanian Teknologi konversi termal biomassa meliputi pembakaran langsung, gasifikasi, dan pirolisis atau karbonisasi. Masing-masing metode memiliki karakteristik yang berbeda dilihat dari komposisi udara dan produk yang dihasilkan. Potensi energi terbarukan yang besar dan belum banyak dimanfaatkan adalah energi dari biomassa. Potensi energi biomassa adalah sebesar MW, namun hanya 320 MW yang sudah dimanfaatkan atau 0,64% dari seluruh potensi yang ada. Potensi biomassa di Indonesia bersumber dari produk limbah kelapa sawit, penggilingan padi, kayu, pabrik gula, kakao, dan limbah industri pertanian lainnya [5]. Sumber energi terbarukan adalah sumber yang paling cepat berkembang dari energi dunia, dengan konsumsi meningkat 3% per tahun. Hal ini disebabkan sumber energi tersebut ramah lingkungan sebagai kekhawatiran terhadap meningkatnya dampak lingkungan dari penggunaan bahan bakar fosil dan 8

2 pemerintah juga menggalakkan peningkatan penetrasi terbarukan di sebagian besar negara di seluruh dunia [10]. Biomassa, sebagai sumber yang paling penting dari energi terbarukan yang digunakan saat ini diterima secara luas dikarenakan potensinya untuk memenuhi kompatibilitas lingkungan.penggunaan residu pertanian sebagai sumber energi dapat berkontribusi untuk memastikan pembangunan berkelanjutan dari sektor energi, terutama karena di samping keuntungan lingkungan selalu diterima, tidak ada persaingan dengan produksi pangan atau pakan dan tidak ada perubahan tata guna lahan yang dibutuhkan [11]. 2.2 SEKAM PADI Sekam padi merupakan lapisan keras yang menutupi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang saling bertautan yang disebut lemma dan palea [9]. Sekam padi merupakan agro limbah yang dihasilkan di sekitar 100 juta ton. Sekitar 108 ton sekam padi dihasilkan setiap tahunnya di dunia [12]. Tabel 2.1 Komposisi Sekam Padi [12] Komponen Jumlah (%) Kadar Air 9,38 Densitas 0,72 Abu 11,34 Senyawa Volatil 6,74 Nitrogen 1,15 Karbon 20,63 Sulfur 1,31 Ada tiga biomassa yang berasal dari tanaman padi, yaitu jerami padi, sekam padi, dan dedak padi. Dedak padi digunakan sebagai pakan untuk ternak, unggas, ikan, dan sebagainya. Sedangkan jerami dan sekam padi belum digunakan secara optimal, padahal kedua biomassa ini dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan yang dapat berkonstribusi dalam menyediakan sumber energi nasional[32]. Di Filipina sekam padi adalah sumber biomassa yang melimpah, menawarkan banyak potensi untuk pembangkit energi [14]. Proyek energibiomassa bisa menciptakan perusahaan yang berkesinambungan, melindungi lingkungan, mengurangi kemiskinan, dan meningkatkan kualitas hidup pedesaan miskin. Sekam padi yang dibakar pada gasifier menunjukkan efisiensi gasifikasi 9

3 sekitar 65% dalam kisaran kapasitas 3 sampai 30 kw [15]. Beberapa daerah pedesaan di Bangladesh seperti warung teh, rumah tangga miskin, mereka menggunakan briket sekam padi. Alasan utama untuk menggunakan briket ini adalah untuk mengurangi kekhawatiran terhadap penggunaan kayu bakar. Briket merupakan bahan bakar tanpa asap yang memberikan suhu yang lebih tinggi dan lebih cepat daripada batu bara dan kayu. Rumah tangga yang tidak bisa menggunakan kompor gas dapat menggunakan bahan bakar briket sekam padi. Ada pula yang menggunakan sekam padi secara langsung untuk memasak. Sekam padi juga digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan aspal cair dalam pekerjaan konstruksi jalan [14]. 2.3 KETAMAN KAYU Ketaman kayu merupakan sampah organik yang dihasilkan dari penggilingan mekanis atau pengolahan kayu ke dalam berbagai bentuk dan ukuran [6]. Ketaman kayu terdiri dari partikel halus dan kasar dari kayu yang diproduksi dari pemotongan kayu. Ini adalah produk utama sawmill, produk sampingan dari pertanian, kehutanan atau kegiatan arsitektur dan dapat melayani berbagai tujuan yang berguna seperti bahan bakar. Jika ketaman kayu tidak dimanfaatkan cukup baik, ketaman kayu dapat membahayakan lingkungan. Ketaman kayu yang dibuang ke dalam air memberikan kontribusi terhadap peningkatan bahan organik kotor di ekosistem air, tercermin dari biochemical oxygen demand (BOD) yang tinggi dan mengurangi oksigen terlarut. Penipisan oksigen dalam air pada gilirannya akan menyebabkan sesak napas ikan dan organisme air lainnya, sebuah proses yang bisa menyebabkan gangguan pertumbuhan tubuh, produktivitas, keanekaragaman spesies atau bahkan kematian organisme ini [7]. Komposisi unsur kimia dalam kayu secara umum disajikan pada Tabel 2.1. Tabel 2.2 Komposisi Unsur Kimia Kayu [5] No Unsur % Berat Kering 1. Karbon Hidrogen 6 3. Nitrogen 0,01-0,04 4. Abu 0,26-0,50 5. Oksigen

4 2.4 BRIKET Proses pembuatan briket adalah teknologi pemadatan residu atau limbah pertanian untuk meningkatkan densitas dan menurunkan kadar air limbah tersebut dan membuat bentuk dan ukuan yang seragam agar lebih mudah dalam penanganan, transportasi dan penyimpanan [17]. Briket adalah sumber energi alternatif [18]. Briket dapat didefiniskan sebagai produk yang dibentuk dari konversi fisik-mekanikal dari material dengan atau tanpa pengikat dengan bentuk dan ukuran yang berbeda [17]. Krisis energi telah didefinisikan sebagai kekurangan besar dalam penyediaan sumber daya energi untuk menaikkan ekonomi atau harga sumber daya energi. Hal ini merujuk pada kekurangan minyak, listrik, dan sumber daya alam lainnya. Krisis sering memiliki efek pada pertumbuhan ekonomi, dengan banyak resesi disebabkan oleh krisis energi. Pentingnya energi telah diakui secara luas dalam kaitannya dengan faktor-faktor produksi tradisional. Dengan modernisasi, proses produksi telah menjadi sangat tergantung pada energi, dan pertumbuhan ekonomi yang berkelanjutan tidak dapat dicapai tanpa pasokan yang cukup dan energi yang tidak terputus. Oleh karena itu, sangat penting bagi negara berkembang untuk tegas mengakui pentingnya energi dalam mengejar pertumbuhan yang berkelanjutan. Sektor industri suatu negara adalah sebuah mesin pertumbuhan ekonomi, pasokan berkelanjutan, dan energi yang tidak terputus merupakan faktor penentu penting kinerja sektor industri, yang selanjutnya memberikan kontribusi untuk pertumbuhan ekonomi yang lebih baik [15]. Energi adalah faktor kunci dalam pengembangan eknonomi suatu negara. Penggunaan energi global meningkat cepat dan sebagaimana pasar negara berkembang terus tumbuh, permintaan akan energi akan terus meroket. Untuk itu, investor dan pemerintah telah menjelajahi solusi sebagai langkah efisiensi dan energi terbarukan sebagai cara untuk mengatasi permintaan yang terus berlanjut [16]. Teknologi pemadatan biomassa telah menimbulkan banyak ketertarikan di negara berkembang di seluruh dunia akhir-akhir ini sebagai suatu teknik untuk 11

5 peningkatan residu sebagai sumber energi. Konversi residu menjadi suatu bentuk yang dipadatkan memiliki keuntungan sebagai berikut: 1. Prosesnya meningkatkan nilai kalor bersih per satuan volume 2. Mudah dalam pengangkutan dan penyimpanan produk yang dihasilkan 3. Proses tersebut membantu untuk memecahkan masalah pembuangan residu 4. Bahan bakar yang dihasilkan seragam dalam ukuran dan kualitas [17]. Meskipun teknologi pemadatan biomassa sebagai bahan bakar telah ada ribuan tahun yang lalu, metode industri briket tampaknya kembali digunakan pada abad kedelapan belas. Pada tahun 1865, dilaporkan adanya mesin yang digunakan untuk membuat bahan bakar briket dari gambut dan diakui sebagai pendahulu dari mesin briket ini. Sejak itu, penggunaan briket dari batubara dan gambut tersebar luas. Briket biomassa baru-baru ini mulai dibandingkan dengan briket batubara. Mesin briket piston mekanik modern telah dikembangkan di Swiss pada 1930-an. Briket dari serbuk gergaji tersebar luas di banyak negara di Eropa dan Amerika selama Perang Dunia II. Namun, setelah itu briket secara bertahap mulai menghilang dari pasaran karena ketersediaan dan murahnya bahan bakar hidrokarbon. Jenis-jenis briket yang biasa digunakan adalah briket batubara, briket gambut, briket arang, dan briket biomassa, dll [19]. Ada beberapa keuntungan dari produksi briket, yaitu [20]: 1. Menyediakan sumber bahan bakar murah untuk keperluan rumah tangga. 2. Menyediakan sarana untuk mengkonversi batubara, gambut, dan limbah residu pertanian menjadi zat yang memiliki nilai ekonomi. 3. Membantu melestarikan beberapa sumber daya alam karena briket merupakan pengganti yang baik untuk kayu bakar. Oleh karena itu, hal ini berguna untuk mengurangi jumlah pemakaian kayu bakar, minyak, dan gas bumi. 12

6 4. Menciptakan lapangan kerja karena dalam industri briket dibutuhkan operator untuk mengoperasikan mesin briket, mengeksplor bahan baku dan memasarkan briket. Tabel 2.3 menampilkan standar kualitas briket yang dihasilkan di beberapa Negara seperti Jepang, Inggris, Amerika, dan Indonesia. Tabel 2.3 Standar Mutu Kualitas Briket Beberapa Negara [20, 21] Sifat Briket Arang Kualitas Briket Jepang Inggris Amerika Indonesia Kadar Air (%) Kadar Abu (%) Kadar Senyawa Volatil (%) Kadar Karbon Terikat (%) Kerapatan (g/cm 3 ) 1-2 0, Keteguhan Tekanan (kg/cm 2 ) 60 12, Nilai Kalori (kal/g) PEREKAT Perekat digunakan untuk mempererat briket [17]. Perekat tersebut dapat mempengaruhi kualitas briket yang dihasilkan seperti sifat termal dan pembakarannya tergantung dari jenis perekat, jumlah perekat dan jumlah air yang digunakan. Perekat yang digunakan dalam pembuatan briket berupa perekat organik ataupun anorganik. Beberapa perekat organik antara lain minyak mentah, pati dan molase. Perekat anorganik meliputi tanah liat, natrium silikat dan semen [46]. Jambu mete (Anacardium occidentale L) termasuk dalam divisi Spermatophyta, sub divisi Angisopermae, kelas Dicotyledoneae, ordo Sapindales, famili Anacardiaceae, genus Anacardium, dan spesies Anarcadium occidentalel. [20]. Jambu mete berasal dari Brazil dan ditemukan pada ketinggian m dpl di daerah tropis. Nama umum dari tanaman ini adalah jambu monyet tetapi di beberapa daerah dikenal dengan nama lain. Nama jambu mete berasal dari daerah Jawa dan terkadang disebut juga jambu mede. Di daerah Sumatera dikenal dengan nama gaju atau jambu erang sedangkan di Kalimantan dikenal dengan nama jambu parang, jambu sepal, jambu gayus, jambu seran ataupun janggus [23]. Jambu mete merupakan hasil perkebunan yang cukup penting dan merupakan komoditi ekspor sehingga jambu mete ikut berperan dalam 13

7 menyumbang devisa negara dan memberikan keuntungan bagi petani. Tanaman jambu mete pada tahun 2003 saja sudah memiliki areal yang cukup luas sekitar ha dengan total produksi ton. Padaumumnya tanaman initersebar di berbagai daerah di Indonesia bagian Timur seperti Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Sulawesi Tenggara [20]. Daun jambu mete mengandung beberapa senyawa kimia seperti tannin, asam anakardat, kardol, karbohidrat, protein lemak, vitamin, mineral, fenol, asam hidroksi benzoat, glikosida kermferol, glikosida dan kuersetin. Senyawa tannin, kardol dan asam anakardat lebih banyak terdapat pada daun jambu mete muda daripada daun jambu mete tua. Tannin adalah gabungan senyawa fenolat denganberat molekul [24]. Tannin menyebabkan daun jambu mete bersifat adhesif karena memiliki sifat gelatin [20]. 2.6 KARBONISASI Karbonisasi adalah proses pembakaran tanpa adanya oksidasi. Tujuan dari proses karbonisasi yaitu untuk mengubah bahan biomasa menjadi bahan bernilai kalor tinggi sehingga mudah dibakar (Karve dkk, 2004). Karbonisasi dapat dilakukan dengan sistem batch maupun kontinu. Menurut Djatmiko et al. (1985) dalam Triono 2006, proses karbonisasi kayu secara garis besar dapat dibagi dalam 4 tahap yaitu: a. Pada permulaan panas (100 C-120 C), air dalam kayu menguap. Kemudian dilanjutkan dengan penguraian selulosa sampai suhu 260 C. Distilat yang diperoleh sebagian besar mengandung asam-asam dan sedikit metanol. Asam cuka dan asam-asam lainnya terutama dihasilkan pada suhu 200 C-260 C. b. Pada suhu 260 C-310 C sebagian selulosa terurai intensif. Pada tingkat ini banyak dihasilkan cairan piroglinat, gas, serta sedikit ter yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengawet. Cairan piroglinat berwarna kecoklatan dan mengandung persenyawaan organik yang mempunyai titik didih rendah seperti cuka, metanol, dan ter larut. Gas kayu yang dihasilkan terdiri dari CO 2 dan CO yang berjumlah kurang lebih 50 liter tiap kilogram kayu kering tanur. 14

8 c. Pada suhu 310 C-500 C lignin terurai dan dihasilkan lebih banyak ter, sedangkan cairan piroglinat dan gas menurun. Ter tersebut sebagian besar berasal dari pemurnian lignin. Dengan meningkatkan suhu dan lamanya waktu, maka gas CO 2 semakin berkurang sedangkan gas CO, CH 4, dan H 2 semakin bertambah. d. Pada suhu 500 C-1000 C diperoleh gas kayu yang tidak dapat diembunkan terutama terdiri dari gas hidrogen. Tahap ini merupakan proses pemurnian arang. 15