19 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pabrik Semen PT. Holcim, Kecamatan Klapanunggal Kabupaten Bogor dan Laboratorium Kayu Solid Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Kegiatan Penelitian dimulai dari bulan Juni 2007 sampai bulan Januari 2008. 3.2. Alat dan Bahan Bahan dan peralatan yang digunakan untuk dapat memenuhi tujuan penelitian tersebut diatas antara lain meliputi : 1. Peralatan analisis nilai kalor kayu, kadar air dan berat jenis (kalorimeter, jangka sorong, cawan petri, oven, timbangan, parafin) 2. Peralatan tulis menulis dan dokumentasi. 3. Bahan yang digunakan adalah kayu sengon buto, kayu gmelina dan kayu waru yang berumur 2, 4 dan 6 tahun. 3.3. Penetapan Berat Jenis, Nilai Kalor dan Kadar Abu. Nilai kalor kayu dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya kadar air dan berat jenis kayu. Tahapan kegiatan pada bagian ini adalah : 3.3.1. Pembuatan contoh uji Contoh uji diambil pada tiga bagian pohon yaitu bagian teras, gubal dan kulit. Dari setiap bagian ini dibuat contoh uji untuk penentuan berat jenis dan kadar air dengan panjang 2,5 cm. Demikian juga contoh uji untuk penentuan nilai kalor. Selanjutnya contoh uji dibuat dan disesuaikan dengan kebutuhan pengujian lanjutan, yaitu contoh uji untuk penetapan nilai kalor proporsi kayu dan kulit. 3.3.2. Pengujian berat jenis Berat jenis kayu atau kulitnya ditentukan berdasarkan berat contoh kering tanur dibagi dengan volume basah. Contoh kayu atau kulit dalam penentuan berat jenis ini berukuran lebih kurang 5 x 5 x 2,5 cm untuk kayu dan 5 x 2,5 cm dan tebalnya menurut tebal kulit. Contoh uji kayu dan kulit
20 ditimbang secara terpisah untuk menentukan berat basahnya, kemudian dicelupkan ke dalam parafin dan ditimbang kembali untuk menentukan volume parafin. Volume parafin dihitung dengan cara membagi berat parafin yang menempel pada contoh dengan berat jenis parafin. Contoh kayu atau kulit yang dilapisi parafin ditimbang dalam air untuk menentukan volumenya berdasarkan prinsip Archimedes. Berat jenis kayu atau kulit dapat ditentukan dengan rumus : Berat Jenis 3.3.3. Pengujian Nilai Kalor Berat Kering Oven Volume Basah Contoh kayu atau kulit secara terpisah dibuat serpihan-serpihan kecil dengan menggunakan gergaji. Untuk menetapkan nilai kalor pada kadar air tertentu, maka serpihan kayu tersebut langsung hitung nilai kalornya. Sedangkan untuk menetapkan nilai kalor ada saat kering tanur, serpihan kayu dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103 ± 2 o C. Serpihan kayu atau kulit seberat lebih kurang satu gram dibuat pelet berbentuk tablet kemudian ditimbang untuk menentukan beratnya, lalu ditetapkan nilai kalornya dengan bomb kalorimeter. Nilai kalor dihitung berdasarkan banyaknya kalor yang dilepaskan yang akan sama dengan kalor yang akan diserap oleh air dalam kalorimeter, yang dinyatakan dalam kalori per gram dan dihitung dengan memakai rumus sebagai berikut : Nilai kalor W x t t A B W : Nilai air dari alat kalorimeter t2 : Suhu setelah pembakaran t1 : Suhu mula-mula A : Berat contoh B : Koreksi panas pada kawat besi 3.3.4. Pengujian Kadar Abu (TAPPI T211 om-93) Sebelum dilakukan pengujian kadar abu, perlu dilakukan pengujian kadar air sesuai TAPPI T 264, yaitu :
21 Sekitar 2 gram sampel mendekati 0,001 g (A) ditimbang dan dikeringkan selama 2 jam dalam oven pada suhu 102 ± 3 o C. Sampel didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Sampel di oven kembali sampel selama 1 jam, didinginkan dan ditimbang. Pekerjaan diulang hingga dicapai berat konstan (B), yaitu penimbangan tidak berubah lebih dari 0,002 g. Kadar air kayu yang dinyatakan dalam persen yang mendekati 0,1% : Kadar air % A-B/B x 100 % Sedangkan prosedur penentuan kadar abu dalam kayu (TAPPI T 211 om- 93) adalah sebagai berikut : Cawan abu kosong dibersihkan dan dipanaskan pada suhu 525 ± 25 o C selama 30-60 menit. Setelah pemanasan, cawan didinginkan dalam desikator dan ditiimbang. Contoh uji uji ekuivalen 1 g kering tanur dipindahkan kedalam cawan abu. Contoh uji kemudian dipanaskan pada suhu 100 o C, lalu ditingkatkan sampai mencapai 525 o C secara bertahap sehingga terjadi karbonasi tanpa pembakaran. Suhu pengabuan diatur pada 525 ± 25 o C. Pembakaran selesai jika partikel hitam telah hilang, cawan didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Pembakaran dan penimbangan dilakukan hingga berat abu konstan hingga ± 0,2 mg. Kadar abu dihitung dengan rumus : Abu, % A/B x 100, dimana : A = berat abu (g) B = berat kayu kering (g) 3.4. Metode Analisis Dalam penelitian ini dipakai rancangan percobaan faktorial dalam kelompok dengan subsampling, dengan model umum sebagai berikut : Yijkl µ + ρk + αi + βj + αβij + εijk + Sijkl Dengan, Y ijkl = nilai pengamatan µ = nilai rataan umum ρ k α i = pengaruh kelompok (jenis) ke k = pengaruh faktor umur ke i
22 β j αβ ij = pengaruh faktor letak dalam pohon ke j = pengaruh interaksi faktor umur ke i dengan faktor letak dalam pohon ke j ε ijk S ijkl = kesalahan percobaan karena faktor umur ke i, letak ke j dalam kelompok ke k = kesalahan sampling pada satuan pengamatan ke l karena faktor umum ke i, faktor letak ke j dalam kelompok ke k Sebagai kelompok dalam penelitian ini berupa jenis kayu berikut lingkungannya (ρ k, k = 1,2,3). Sedangkan sebagai faktor terdiri atas umur (α i, i = 2, 4, 6) dan letak dalam pohon (β j, j = 1, 2, 3) yaitu teras, gubal dan kulit. Untuk mengetahui hubungan kadar air dengan nilai kalor, dibuat persaman regresi untuk mencari kesesuaian dengan rumus : NKB NKT [1 % kadar air / 100 ] NKB NKT = Nilai Kalor Bersih = Nilai Kalor Tertinggi 3.5. Analisis Persentase Bahan Bakar yang dapat di Substitusi oleh Kayu. berikut : Analisis persentase bahan bakar dilakukan dengan beberapa tahap kegiatan 1. Penentuan riap kayu dengan studi pustaka. 2. Penetapan Volume tebang tahunan secara lestari, menggunakan rumus Cotta, yaitu : Ay V + 0,5I R Ay = Panen tahunan (m 3 /ha) V = Volume total/tegakan persediaan (m 3 ) I R = Riap total dari volume/riap nyata (m 3 /ha) = Daur (tahun) 3. Menghitung jumlah kalor yang dapat disubstitusi oleh kayu per tahun. Dilakukan dalam dua tahap, yaitu : a. Menghitung nilai kalor rata-rata berdasarkan proporsi kayu dan kulit.
23 NKr A x A1 + B x B1 NKr A = Nilai kalor rata-rata = Nilai kalor kayu A 1 = Proporsi kayu (%) B = Nilai kalor kulit Bb 1 = Proporsi kulit (%) b. Menghitung nilai kalor kayu per tahun. NKt M x NKr M NKr = Berat kayu berdasarkan perhitungan volume tebangan lestari = Nilai kalor rata-rata berdasarkan proporsi kayu dan kulit. 4. Menghitung persentase nilai kalor kayu yang terhadap kebutuhan nilai kalor batu bara selama setahun. N NKt NKb x100% N NKt NKb 3.6. Analisis Ekonomis = Persentase nilai kalor kayu terhadap nilai kalor batu bara = Nilai kalor kayu per tahun (kkal) = Nilai kalor batu bara per tahun (kkal) Analisis ekonomis menggunakan metode Profitability Index (PI) atau disebut juga dengan istilah Benefit Cost Rasio (BCR). BCR merupakan rasio aktifitas dari jumlah nilai sekarang penerimaan bersih dengan nilai sekarang penggeluaran investasi selama umur investasi (Kasmir dan Jakfar, 2003). Untuk menghitung B/C rasio diperlukan nilai NPV (Net Present Value), yaitu selisih antara nilai investasi dengan nilai sekarang penerimaan kas bersih (aliran ks masuk/cash in) di waktu yang akan datang. Jika hasil menunjukkan positif, usulan investasi dapat dipertimbangkan untuk diterima (Arifin, 2007). NPV dihitung pada kondisi bunga 9% dan 15%. Metode perhitungan NPV dan BCR mengikuti metode Sumitro (2003) untuk contoh kasus HTI Akasia Mangium.
24 berikut ini : Diagram alir penelitian secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3 BAHAN BAKAR DI PABRIK SEMEN Kelayakan Ekonomis Persentase kebutuhan bahan bakar per tahun Kayu (5%) Batu Bara (95%) Analisis Sifat Dasar BJ Kayu dan Kulit Nilai Kalor Kayu dan Kulit pada Kondisi Basah, Kering Udara dan Kering Tanur Kadar Abu Kayu dan Kulit Kelompok Faktor Umur/ kelas diameter Faktor Posisi Horisontal SB, Gmelina, Waru 2, 4 dan 6 th Teras, Gubal Gambar 3 Diagram alir penelitian.