BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Umum Tanaman Kelapa Kelapa (Cocos nucifera) merupakan salah satu anggota tanaman palma yang paling dikenal dan banyak tersebar di daerah tropis. Tinggi pohon kelapa dapat mencapai 10-14 meter lebih, daunnya berpelepah dengan panjang dapat mencapai 3-4 meter lebih dengan sirip-sirip lidi yang menopang tiap helaian. Tunaman ini dimanfaatkan hampir semua bagiannya oleh manusia sehingga dianggap sebagai tumbuhan serbaguna, terutama bagi masyarakat pesisir. Tanaman ini diperkirakan berasal dari pesisir Samudera Hindia di sisi Asia, namun kini telah menyebar luas di seluruh pantai tropika dunia. Kelapa merupakan tanaman tropis yang telah lama dikenal masyarakat Indonesia termasuk daerah Gorontalo. Hal ini terlihat dari penyebaran tanaman kelapa dihampir seluruh wilayah Nusantara, yaitu di Sumatera dengan areal 1,20 juta ha (32,90%), Jawa 0,903 juta ha (24,30%), Sulawesi 0,716 juta ha (19,30%), Bali, NTB, dan NTT 0,305 juta ha (8,20%), Maluku dan Papua 0,289 juta ha (7,80%). Kelapa merupakan tanaman perkebunan dengan areal terluas di Indonesia, lebih luas dibanding karet dan kelapa sawit. Menempati urutan teratas untuk tanaman budidaya setelah padi. Kelapa menempati areal seluas 3,70 juta ha atau 26% dari 14,20 juta ha total areal perkebunan (Ardiawan, 2011). Dalam taksonomi tumbuh-tumbuhan, tanaman kelapa dimasukkan ke dalam klasifikasi sebagai berikut : Kingdom : Plantae (Tumbuh-tumbuhan) Divisio : Spermatophyta (Tumbuhan berbiji) Sub-divisio : Angiospermae (Berbiji tertutup) Kelas : Monocotyledonae (Biji berkeping satu ) Ordo : Palmales Familia : Palmae Genus : Cocos Spesies : Cococ nucifera L 4
Kelapa termasuk golongan kayu keras, yang secara kimiawi memiliki komposisi kimia hampir serupa dengan kayu yaitu tersusun atas lignin, cellulose dan hemicelluloses. Dengan komposisi yang berbeda-beda selulosa (C 6 H 10 O 5 )n 33,61 %, Hemiselulosa (C 5 H 8 O 4 )n 19,27 % dan lignin [(C 9 H 10 O 3 )(CH 3 O)]n 36,51 % (Tirono dan Ali, 2011) 2.1.1 Tempurung Kelapa Tempurung kelapa adalah salah satu bagian dari kelapa setelah sabut kelapa yang memiliki nilai ekonomis tinggi yang dapat dijadikan sebagai basis usaha. Tempurung kelapa ini merupakan lapisan yang keras dengan ketebalan 3-5 mm. Tempurung kelapa yang memiliki kualitas yang baik yaitu tempurung kelapa yang tua dan kering yang ditunjukkan dengan warna yang gelap kecoklatan. Tempurung kelapa termasuk golongan kayu keras dengan kadar air sekitar enam sampai sembilan persen (dihitung berdasar berat kering) yang tersusun dari lignin, selulosa dan hemiselulosa. Data komposisi kimia tempurung kelapa dapat kita lihat pada tabel 2.1. Tempurung kelapa memiliki komposisi kimia mirip dengan kayu, mengandung lignin, pentosa, dan selulosa. Tempurung kelapa dalam penggunaan biasanya digunakan sebagai bahan pokok pembuatan arang dan arang aktif. Hal tersebut dikarenakan tempurung kelapa merupakan bahan yang dapat menghasilkan nilai kalor sekitar 6500 7600 Kkal/kg. Selain memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, tempurung kelapa juga cukup baik untuk bahan arang aktif (Triono, 2006). Tabel 2.1 Komposisi Kimia Tempurung Kelapa Komponen Persentase (%) Selulosa 26,6 Hemiselulosa 27,7 Lignin 29,4 Abu 0,6 Komponen ekstraktif 4,2 Uronat anhidrat 3,5 Nitrogen 0,1 Air 8,0 Sumber: Suhardiyono, 1988 dalam Anonim 5
Pada dasarnya limbah tempurung kelapa sangat melimpah dan dalam pemanfaatannya belum begitu optimal. Biasanya pemanfaatan limbah tempurung kelapa digunakan sebagai bahan bakar sekali pakai. Oleh karena itu limbah tempurung kelapa ini akan dijadikan sesuatu yang lebih bermanfaat yaitu sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan. 2.2 Serbuk Kayu Gergaji Limbah pengolahan kayu dapat digunakan untuk beberapa keperluan dan dapat dibedakan menjadi : kulit kayu, potongan kayu, serpihan dan serbuk hasil gergajian. Sebagai contoh penggunaan limbah kulit kayu adalah untuk bahan bakar, potongan kayu dan serpihan dapat dibuat menjadi arang, briket arang atau karbon aktif sedang serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi briket arang atau karbon aktif (Amin, 2002 dalam Wijayanti, 2009). Serbuk kayu gergaji adalah serbuk kayu yang diperoleh dari limbah ataupun sisa yang terbuang dari jenis kayu dan dapat diperoleh di tempat pengolahan kayu ataupun industri kayu. Serbuk ini biasanya terbuang percuma dan dibakar begitu saja sehingga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Padahal serbuk kayu gergaji ini merupakan biomassa yang belum termanfaatkan secara optimal dan memiliki nilai kalor yang tinggi. Oleh karena itu, perlu dicari alternatif untuk membuat limbah serbuk kayu gergaji ini menjadi lebih bermanfaat dalam penggunaannya yaitu dengan mengubah serbuk kayu ini menjadi briket. Serbuk gergaji kayu merupakan limbah dari industri pengolahan kayu untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan arang. Pemanfaatan serbuk gergaji kayu secara optimal sebagai bahan baku arang merupakan upaya strategis dalam peningkatan dan pengelolaan hasil hutan (Triono, 2006) 2.3 Perekat Tapioka Perekat tapioka umum digunakan sebagai bahan perekat pada briket arang karena banyak terdapat di pasaran dan harganya relatif murah. Pertimbangan lain bahwa perekat kanji dalam penggunaannya menimbulkan asap yang lebih sedikit dibandingkan dengan bahan lain. 6
Ditinjau dari jenis perekat yang digunakan, briket dapat dibagi menjadi : 1. Briket yang sedikit atau tidak mengeluarkan asap pada saat pembakaran. Jenis perekat ini tergolong ke dalam perekat yang mengandung zat pati. 2. Briket yang banyak mengeluarkan asap pada saat pembakaran. Jenis perekat ini tahan terhadap kelembaban tetapi selama pembakaran menghasilkan asap. Perekat dari zat pati cenderung sedikit atau tidak berasap. Sedangkan perekat dari bahan ter, pith dan molase cendenrung lebih banyak menghasilkan asap (Hartoyo & Rodiadi 1978 dalam Triono (2006). Tabel 2.2 Komposisi Kimia Pati Komposisi Jumlah (%) Air 8-9 Proton 0,3-1,0 Lemak 0,1-0,4 Abu 0,1-0,8 Serat Kasar 81-89 Sumber: Kirk dan Othmer (1967) dalam Triono (2006) 2.4 Arang Arang merupakan hasil pembakaran yang dibuat dari bermacam-macam limbah atau biomassa melalui proses pembakaran atau pengkarbonan. Masturin (2002) dalam Wijayanti (2009) menyatakan arang adalah residu yang berbentuk padatan yang merupakan sisa dari proses pengkarbonan bahan berkarbon dengan kondisi terkendali di dalam ruangan tertutup seperti dapur arang. Menurut Sudrajat dan Soleh (1994) dalam Triono (2006) arang adalah hasil pembakaran bahan yang mengandung karbon yang berbentuk padat dan berpori. Sebagian besar porinya masih tertutup oleh hidrogen dan senyawa organik lain yang komponennya terdiri dari abu, air, nitrogen dan sulfur. Sedangkan menurut Yudanto dan Kusumaningrum (2009) bioarang adalah arang yang diperoleh dengan membakar biomassa kering tanpa udara (pirolisis). Sedangkan biomassa adalah bahan organik yang berasal dari jasad hidup. Biomassa sebenarnya dapat digunakan secara langsung sebagai sumber energi panas untuk bahan bakar, tetapi 7
kurang efisien. Nilai bakar biomassa hanya sekitar 3000 kal sedangkan bioarang mampu menghasilkan 5000 kal. Arang merupakan suatu produk yang dihasilkan dari proses karbonisasi dari bahan yang mengandung karbn terutama biomas kayu. Produk ini utamanya banyak digunakan sebagai sumber energi. Proses pembuatan arang sesungguhnya dapat dihasilkan dapat dihasilkan berbagai arang yang mempunyai kegunaan berbeda misalnya arang biasa hasil dari pembakaran hanya dapat dimanfaatkan sebagai seumber energi untuk menghasilkan panas. Sedangkan arang dengan melalui proses pengaktifan fungsinya dapat berubah untuk kesehatan, pertanian, kecantikan, elektronik, dll. (Pari, dkk, 2012). 2.5 Briket Arang Briket arang adalah arang yang dibuat dari proses pembakaran dengan udara yang terkendali dan dibentuk sedemikian rupa yang dijadikan sebagai bahan bakar alternatif. Briket arang ini dibuat dari limbah-limbah seperti tempurung kelapa, serbuk kayu gergaji, tongkol jagung dan sebagainya yang dicampur dengan bahan perekat seperti perekat tepung tapioka, perekat tumbuh-tumbuhan dan sebagainya. Briket arang merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari hasil proses pembakaran bahan yang memiliki ukuran/diameter kecil (ranting, serbuk, serpih, sebetan, tempurung kelapa, tempurung kemiri dan lain-lain). Limbah dari pengarangan yang berupa bongkah arang yang berukuran kecil atau serbuk dapat diubah menjadi bentuk briket arang yang akan dapat memperbaiki sifat fisiknya terutama kerapatan, kebersihan dan ketahanan tekan serta memperlambat kecepatan pembakaran sehingga bentu prosuk tersebut akan mempunyai ukuran yang sama dan lebih disenangi konsumen (Pari, dkk, 2012). Briket arang adalah arang yang diperoleh lebih lanjut menjadi bentuk briket (penampilan dan kemasan yang lebih menarik) yang dapat digunakan untuk keperluan energi sehari-hari. Pembuatan briket arang dari limbah industri pengolahan kayu dilakukan dengan cara penambahan perekat tapioka dimana bahan baku diarangkan terlebih dahulu kemudian ditumbuk, dicampur perekat, dicetak selanjutnya dikeringkan (Pari, 2002 dalam Wijayanti 2009). 8
2.5.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Sifat Briket Arang Dari hasil penelitian Syamsiro dan Saptoadi (2007) dalam jamilatun (2008) tentang briket diperoleh faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik pembakaran briket antara lain : 1. Laju pembakaran briket semakin tinggi dengan tingginya kandungan senyawa yang mudah menguap (Volatil matter). 2. Briket dengan nilai kalor yang tinggi dapat mencapai suhu pembakaran yang tinggi dan pencapaian suhu optimumnya cukup lama. 3. Semakin besar kerapatan briket maka semakin lambat laju pembakaran yang terjadi. Namun semakin besar kerapatan biobriket menyebabkan semakin tinggi pula nilai kalornya. Selain itu juga, faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pembuatan briket antara lain : 1. Bahan Baku Bahan utama yang terdapat dalam bahan baku adalah selulosa. Semakin tinggi kandungan selulosa maka semakin baik kualitas briket. 2. Bahan Perekat Bahan perekat dibedakan atas 3 jenis : a. Perekat organik Perekat organik yang termasuk jenis ini adalah sodium silika, magnesium, semen dan sulpit. Kerugian dari penguaan perekat ini adalah sifatnya meninggalkan abu sekam pembakaran. b. Bahan perekat tumbuh-tumbuhan Jumlah bahan perekat yang dibutukan untuk jenis ini jauh lebih sedikit bila dibandingkan dengan perekat hidrokarbon. Kerugian yang dapat ditimbulkan adalah arang cetak (briket) yang dihasilkan kurang tahan kelembaban. c. Hidrokarbon dengan berat molekul besar Bahan pertekat sejenis ini seringkali dipergunakan sebagai bahan perekat untuk pembuatan arang cetak batu bara cetak. Dengan pemakaian bahan perekat maka tekanan akan jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan 9
briket tanpa memakai perekat (Josep dan Hislop dalam Noldi, 2009 dalam Lukum, 2012). Briket arang dihasilkan pada kondisi yang berbeda dan mempunyai karateristik berbeda pula. Karakteristik ini ditemukan pada bahan baku. Briket biomassa digunakan secara efisien dan secara rasional seperti bahan bakar. Hal ini ditandai dengan penentuan parameter seperti kelebaban, kadar abu, kepadatan, dekomposisi senyawa volatil, nilai kalor dan lain-lain (Oladeji, 2010). 2.5.2 Syarat dan Kriteria Briket yang Baik Briket dengan kaulitas yang baik diantaranya memiliki tekstur yang halus, tidak mudah pecah, keras, aman bagi manusia dan lingkungan dan juga memiliki sifat-sifat penyalaan yang baik, diantaranya adalah: mudah menyala, waktu nyala cukup lama, tidak menimbulkan jelaga, asap sedikit cepat hilang dan nilai kalor yang cukup tinggi. Lama tidaknya menyala akan mempengaruhi kualitas dan efisiensi pembakaran, semakin lama menyala dengan nyala api konstan akan semakin baik (Jamilatun, 2011). Yudanto dan Kusumaningrum (2009) menyatakan bahwa, briket bioarang mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan arang biasa (konvensional), antara lain: 1. Panas yang dihasilkan oleh briket bioarang relatif lebih baik dibandingkan dengan kayu biasa dan nilai kalor mencapai 5.000 kalori. 2. Briket biorang bila dibakar tidak menimbulkan asap maupun bau, sehingga bagi masyarakat ekonomi lemah yang tinggal di kota-kota dengan ventilasi perumahan kurang mencukupi, sangat praktik mengunakan briket bioarang. 3. Setelah bioarang terbakar(menjadi bara) tidak diperlukan dilakukan pegipasan atau diberi udara. 4. Teknologi pembuatan briket bioarang sederhana tidak memerlukan bahan kimia lain kecuali yang terdapat dalam bahan briket sendiri. 5. Peralatan yang digunakan juga sederhana, cukup dengan alat seadanya sesuai dengan kebutuhan. 10
Menurut Millstein dan Morkved (1960) dalam Suryani (1986) dalam Triono (2006) bahwa briket arang yang baik mempunyai persyaratan sebagai berikut : 1. bersih, tidak berdebu dan berbau 2. mempunyai kekerasan yang merata 3. kadar abu serendah mungkin 4. nilai kalor sepadan dengan bahan bakar lain 5. menyala dengan baik memberikan panas secara merata 6. harganya dapat bersaing dengan bahan bakar lain. Standar kualitas secara baku untuk briket arang Indonesia mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) dan juga mengacu pada sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, dan USA seperti pada tabel 2.2. 2.5.3 Kegunaan Briket Arang Energi merupakan komponen utama dalam seluruh kegiatan makhluk hidup di bumi. Sumber energi yang utama bagi manusia adalah sumber daya alam yang berasal dari fosil karbon. Sumber ini terbentuk berjuta-juta tahun yang lalu, sehingga manusia merasa cemas jika energi ini cepat berkurang. Energi alternatif dapat dihasilkan dari teknologi tepat guna yang sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan seperti briket dengan memanfaatkan limbah biomassa seperti tempurung kelapa, sekam padi, tongkol jagung dan serbuk kayu gergaji. Briket arang adalah arang yang berasal dari limbah tumbuh-tumbuhan dengan melalui proses pengkarbonan yang digunakan sebagai bahan bakar. Dengan penggunaan briket arang sebagai bahan bakar maka kita dapat menghemat penggunaan kayu sebagai hasil utama dari hutan dan dapat menghemat pengeluaran biaya untuk membeli minyak tanah atau gas elpiji. Selain itu juga kita dapat mengoptimalkan pemanfaatan limbah tempurung kelapa. Dengan memanfaatkan serbuk kayu gergaji dan tempurung kelapa sebagai bahan pembuatan briket arang maka akan mengurangi pencemaran udara karena selama ini serbuk kayu gergaji hanya dibakar begitu saja sedangkan tempurung penggunannya hanya sebagai bahan bakar. Oleh karena itu, melimpahnya limbah tempurung kelapa dan serbuk kayu gergaji akan lebih berguna apabila kita 11
memanfaatkannya menjadi bahan bakar alternatif berupa briket arang yang memberikan alternatif sumber bahan bakar yang dapat diperbarui dan bermanfaat untuk masyarakat. Tabel 2.3 Sifat briket arang buatan Jepang, Inggris, USA dan Indonesia Sifat Arang Briket Jepang Inggris Amerika SNI Kadar Air % 6-8 3,6 6,2 8 Kadar zat menguap % 15-30 16,4 19-28 15 Kadar abu % 3-6 5,9 8,3 8 Kadar karbon terikat % 60-80 75,3 60 77 Kerapatan g/cm 3 1,0-1,2 0,46 1 - Keteguhan tekan g/cm 2 60-65 12,7 62 - Nilai kalor cal/g 6000-7000 7289 6230 5000 Sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, 1994 dalam Triono, 2006 12