PEMANFAATAN BUAH TUSAM DAN BUAH ANTURMANGAN SEBAGAI BAHAN BAKU ARANG BRIKET

PEMANFAATAN BUAH TUSAM (Pinus merkusii Jungh. et de Vries) DAN BUAH ANTURMANGAN (Casuarina sumatrana. JUNGH) SEBAGAI BAHAN BAKU ARANG BRIKET

ABSTRAK

Pemanfaatan Buah Tusam (Pinus merkusii Jungh. et de Vries) dan Buah Anturmangan (Casuarina sumatrana. JUNGH) Sebagai Bahan Baku Arang Briket

Pertumbuhan penduduk yang semakin pesat saat ini berbanding lurus dengan kebutuhan sumber energi, seperti gas alam, minyak bumi, dan bahan baker klasik (kayu), yang semakin mahal dan susah mendapatkannya. Kondisi tersebut diatas, diperlukan sumber energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi dan defisit bahan baku energi.

Sumatera Utara merupakan salah satu sentra penyebaran jenis konifer selain Aceh, Sumatera Barat dan Jawa (Martawijaya et al, 1998). Mayoritas dari jenis konifer di Sumatera Utara adalah Tusam dan sebahagian Anturmangan. Indonesia merupakan salah satu negara penyuplai arang berkualitas untuk negara tujuan ekspor seperti, Jepang, Korea Selatan, Taiwan dan Singapura.

Tujuan penelitian untuk mengetahui sifat fisik kimia arang briket buah tusam dan arang briket buah anturmangan serta pengaruh konsentrasi perekat terhadap sifat fisika dan kimia arang briket.

Penentuan Sifat kimia arang briket dilakukan dengan penentuan kadar abu, penentuan kadar zat menguap, dan penentuan kadar karbon terikat.

Selanjutnya dilakukan analisa statistik dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap satu arah dengan satu faktor perekat dan dua bahan baku dengan 3 ulangan, pada tiap parameter contoh uji bentuk dan ukuran berdasarkan pada ASTM D1762 dan ASTM D 2015.

Dari hasil penelitian didapatkan bahwa arang briket buah tusam memiliki kadar air 8,66%, berat jenis 0,4%, kalor 5.489,5%, karbon terikat 73,90%, zat mudah menguap sebesar 22,90%, dan kadar abu 3,20%. Sedangkan arang briket buah anturmangan memiliki kadar air 8,97%, berat jenis 0,46%, kalor 5.597,7%, karbon terikat 76,40%, zat mudah menguap sebesar 21%, dan kadar abu 2,60%

Kesimpulan yang dapat ditarik, bahwa buah tusam dan anturmangan baik untuk dikembangkan dan dimasyarakatkan mengingat kualitas yang dihasilkan dan sistem pembuatan yang sederhana dapat dilakukan oleh masyarakat.

Kata Kunci : Tusam, Anturmangan, Arang Briket. 

I. PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Pertumbuhan penduduk yang semakin pesat saat ini berbanding lurus dengan kebutuhan sumber energi, seperti gas alam, minyak bumi, dan bahan baker klasik (kayu), yang semakin mahal dan susah mendapatkannya.

Kondisi tersebut diatas, diperlukan sumber energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi dan defisit bahan baku energi.

Sumatera Utara merupakan salah satu sentra penyebaran jenis konifer selain Aceh, Sumatera Barat dan Jawa (Martawijaya et al, 1998). Mayoritas dari jenis konifer di Sumatera Utara adalah Tusam dan sebahagian Anturmangan. Pemanfaatannya sebagai bahan bakar kayu dan arang telah lama memanfaatkan sejak jaman dahulu, tusam termasuk jenis kayu dengan kelas kuat V dan kelas awet IV berbuah sepanjang tahun termasuk dalam kayu lunak sedangkan Anturmangan  termasuk kayu keras bahkan sangat keras dan berat dengan kelas kuat I dan Kelas Awet II (Harlow et al, ,1991).

Disebutkan dalam Artati (2000), disadur dari Gatra (1998), bahwa Indonesia merupakan salah satu negara penyuplai arang berkualitas untuk negara tujuan ekspor seperti, Jepang, Korea Selatan, Taiwan dan Singapura. Data statistik kehutanan menyebutkan bahwa pada tahun 1996/1997 ekspor arang Indonesia mencapai angka 177.833 ton/tahun.

Bertitik tolak dari kondisi dimaksud, pemanfaatan buah Tusam dan buah Anturmangan merupakan sebuah peluang untuk diteliti dalam rangka peningkatan pendapatan masyarakat di sekitar hutan, disamping pengurangan dampak terjadinya kebakaran hutan pada hutan konifer.         

2.      Perumusan Masalah

Berkurangnya sumber bahan baku energi seperti gas alam, minyak bumi dan kayu merupakan sebuah masalah yang akan dicari alternatif sumber lain. Buah Tusam dan Anturmangan dengan potensi yang cukup besar di lokasi penelitian merupakan sebuah solusi yang dapat dilakukan dalam mengatasi permasalahan bahan baku energi, disamping pengurangan dampak terjadinya bahaya kebakaran pada hutan dataran tinggi khususnya pada hutan pinus.

3.      Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian untuk mengetahui sifat fisik kimia arang briket buah tusam dan arang briket buah anturmangan serta pengaruh konsentrasi perekat terhadap sifat fisika dan kimia arang briket.

4.      Kontribusi Penelitian

Penelitian ini merupakan salah satu usaha dari banyak upaya dalam memanfaatkan bahan-bahan yang terdapat di alam untuk digunakan dalam mengatasi krisis bahan baku energi serta diharapkan memberikan kontribusi sains dan teknologi sederhana yang dapat diterapkan dan dilakukan oleh masyarakat sekitar hutan dalam rangka meningkatkan pendapatan masyarakat.

Hasil penelitian ini diharapkan nantinya dapat digunakan sebagai pedoman bagi seluruh masyarakat yang tinggal di sekitar hutan  dalam pemanfaatan buah tusam dan anturmangan untuk pembuatan arang briket.

III. METODE  PENELITIAN

1.             Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Ilmu Dasar Universitas Simalungun (USI) Pematangsiantar. Penelitian dilaksanakan mulai bulan Agustus 2007 sampai dengan Oktober 2007.

Lokasi pengumpulan bahan penelitian (buah tusam dan anturmangan) berasal dari areal hutan Aek Nauli Girsang Sipanganbolon Kabupaten Simalungun yang secara geografis terletak pada 2⁰ 41’ sampai 2⁰ 44’ LU dan 98⁰ 55’ sampai 98⁰ 58’ BT dengan elevasi 1200 mdpl.

2.             Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah buah tusam dan anturmangan yang kering dan baik, ditambah dengan bahan pendukung lainnya seperti tepung kanji, metil orange, Na₂Co₃, parafin cair, aquades, kawat krom dan aluminium foil.

sedangkan alat yang digunakan adalah tungku pengarangan sederhana; cetakan/kempa dingin briket tekanan 3 ton (panjang sisi 5 cm berbentuk bujur sangkar dengan tinggi 5cm); gilingan arang dan saringan mesh no. 60; gergaji; oven; desikator; timbangan analitis; oksigen Bom Kalorimeter; stop watch; erlen meyer 50 ml; pipet; buret 50 ml; gelas piala 500 ml; cawan porselin; tanur thermolyne; dan jarum.

3.             Metode Penelitian

a.       Persiapan

Bahan penelitian buah tusam dan anturmangan hasil seleksi dari kotoran selain buah dan dari buah yang cacat fisik dan masih muda, buah yang telah diseleksi dibiarkan kering angin selama 24 jam untuk selanjutnya diteruskan kepada proses pengarangan.

b.       Proses Pengarangan

Tungku pengarangan dibuat dari tong/drum sederhana ukuran 40cm x 40cm dan tinggi 60cm yang dimodifikasi dengan lubang udara dan cerobong asap. Buah yang akan dijadikan arang dimasukkan dalam tungku arang dan dibiarkan terbakar diudara bebas selama + 3 jam selanjutnya setelah terlihat terbakar total dimasukan kelubang pematangan dan pendinginan arang yang membutuhkan waktu + 2,5 jam.

c.           Penggilingan Arang

Setelah proses pengarangan, arang yang telah  dingin dihaluskan menggunakan alat penggiling arang.

d.       Pembuatan Arang Briket

Serbuk arang yang digiling kemudian diayak dengan saringan mesh 60, kemudian dicampurkan dengan perekat kanji dengan komposisi perekat 5%, 10%, dan 15% dengan kerapatan antara 0,5. perekat sebekum dicampurkan ditambah dengan air aquadest sebanyak 50 ml untuk  mempermudah pelarutan perekat dengan arang, kemudian setelah tercampur merata dimasukan kedalam cetakan kempa dingin dengan  tekanan 3 ton dan dibiarkan selama 15 menit. Selanjutnya pengeringan arang arang dengan kering angin selama 3 hari.

e.          Pengujian Kualitas Arang Briket

Pengujian kualitas arang briket menggunakan ASTM D 1762 untuk pengujian nilai kadar air, kadar zat mudah menguap,  kadar abu, dan kadar karbon terikat.

Sedangkan pengujian nilai kalor menggunakan ASTM D. 2015.

1.       Pengujian Sifat Fisika Arang Briket

a.       Kadar Air

Pengujian dilakukan dengan sampel berukuran 2x2x2 cm, kemudian ditimbang berat awal, lalu dimasukkan kedalam oven dengan suhu 103 ± 2⁰C selama 2 jam, yang selanjutnya dimasukkan kedalam desikator kemudian ditimbang sampai berat sampel konstan.

Kadar air arang briket menggunakan rumus :

dimana :

KA  = kadar air arang

BA  = berat awal

BO  = berat oven

b.       Berat Jenis

Sampel berukuran 2x2x2 cm, yang telah kering oven konstan pada suhu 103 ± 2⁰C, dicelupkan kedalam parafin cair hingga merata seluruh bagiannya, kemudian ditimbang pada air aquadest dalam gelas piala diatas timbangan analitis.

Penentuan berat jenis menggunakan rumus :

dimana :

BJ        = berat jenis

a          = berat contoh uji oven, gr

b          = berat a + parafin, gr

w1      = berat gelas piala + aquadest, gr

w2      = berat w1 + b, gr

0,9      = BJ Parafin

c.           Nilai Kalor

Nilai kalor diuji menggunakan alat Bom Kalori Meter, dengan prosedur pekerjaan sebagai berikut :

                                     Persiapan alat

Contoh uji diambil seberat ± 1 gr, diletakkan pada mangkok pembakaran. Dilanjutkan dengan  pemasangan kawat krom sepanjang 10 cm pada elektoda dan disentuhkan pada contoh uji tanpa menyentuh mangkok pembakaran. Silender bom kalori meter (bkm) diisi dengan aquadest setinggi 1mm, kemudian kepala bkm diisi dengan oksigen murni (99,5%) sebanyak 30 atm. Panci silender diisi air 2 liter dan dimasukkan ke dalam mantel silinder. Selanjutnya dipasang 2 chop kabel arus listrik  AC 23 Volt yang terangkai pada tutup mantel silender. Tutup mantel silender agar pengaduk berputar secara bebas dan termometer dengan ketelitian 1⁰C menghadap kedepan pengukur, siapkan stopwatch dan tabel pengukuran.

                                     Pengukuran

Pengaduk dijalankan selama 5 menit, setiap menit diukur temperaturnya, untuk pengukuran nilai a, ta, rl. Pada saat waktu a tercapai, saklar (23V) dihidupkan sesaat (1 detik) selanjutnya mulai mencatat t30” = a, t45” + a, t60” + a, t75” ……..t150” + a dan selang waktu ini merupakan nilai “tb”.

Pertambahan temperatur yang terjadi harus diperhatikan, dimana dalam selang waktu 30” hingga 150” dalam pembakaran perubahan temperatur sangat cepat meningkat untuk mendapatkan 60% pembakaran total disebut “b” yang merupakan interpolasi dari nilai “tb”. Selanjutnya pengukuran  data perubahan dilakukan setiap 1 menit selama 5 menit sampai perubahan temperatur mencapai titik konstan. Titik temperatur adalah “tc” dan waktunya adalah “c”.

                                     Pembongkaran

Lepas sabuk pemutar, mantel silinder dibuka untuk mengeluarkan bom silender dalam panci silinder. Lepas tekanan gas dan kepala bkm untuk mengeluarkan mangkok pembakaran dan ditimbang. Permukaan baja yang ada dalam silinder dicuci dengan aquadest dan airnya ditampung dengan gelas piala (50 ml), hasil tampungan ditetesi larutan metil orange sebanyak 3 tetes (terjadi perubahan warna menjadi merah muda) dan dititrasi dengan larutan Na₂C_o3 (3,84 gr/lt) yang terdapat pada buret 50 ml hingga warna merah muda menjadi merah pucat/bening dan pada saat itu dilihat skala buretnya mencapai berapa ml. Jumlah ml yang tercapai setara dengan jumlah kalor (1 ml = 1 kalori) sebagai koreksi asam (e1).

Kawat krom yang tidak terbakar diukur pada skala konversi kalor dari panjang kawat krom (1cm = 1 kal) sebagai koreksi dari sisa kawat yang tidak ikut terbakar (e2). Lakukan hal yang sama untuk pembakaran asam benzoat untuk peneraan kondisi alat bkm, sebagai nilai w.

Hasil pengujian dibuat perhitungan nilai kalor yang berupa panas pembakaran dengan rumus :

dimana :

a      = waktu pembakaran

b      = waktu untuk mencapai pembakaran total 60%

c      = waktu titik konstan dimana tidak terjadi perubahan temperatur

ta    = temperatur pada saat pembakaran

tc     = temperatur pada saat mencapai waktu c

r1    = temperatur rata-rata setiap menit sebelum terjadi pembakaran

r2    = temperatur rata-rata setiap menit setelah terjadi pembakaran

c1    = standar larutan alkali (dalam mm) pada titrasi asam

c2    = persentase sulfur dalam contoh uji

c3    = panjang kawat yang digunakan pada pembakaran

e1    = koreksi terhadap kalor untuk pembentukan asam nitrat

e2    = koreksi terhadap kalor untuk pembentukan asam sulfat

e3    = koreksi terhadap kalor pembakaran

m    = berat contoh uji

w    = equivalen kalorimetri pada pembakaran asam benzoat (kal/⁰C)

2.       Pengujian Sifat Kimia Arang Briket

a.       Kadar Abu

Prosedur pengujian kadar abu yaitu dengan mengambil cuplikan contoh uji dengan berat ± 2 gr sebagai berat awal (a), cuplikan dimasukkan kedalam cawan porselin , ditanurkan dengan suhu 600⁰C selam 4 jam, setelah asap berhenti berarti karbon hilang, tutup tanur dibuka selama 1 menit, cawan beserta isinya dimasukkan kedalam desikator selama 1 jam dan ditimbang sebagai berat c (berat cawan – berat abu).

Untuk menghitung kadar abu, digunakan rumus :

b.       Kadar Zat Mudah Menguap

Penentuan zat mudah menguap adalah contoh uji ± 2 gr setelah diukur berat awal (a), dimasukkan kedalam cawan porselin dan ditanurkan dengan suhu 900⁰C. Contoh uji didinginkan di dalam tanur, setelah dingin tidak ada cuplikan putih (abu), contoh uji dimasukkan kedalam desikator, setelah 1 jam ditimbang sebagai berat “d” (dikurangi berat cawan).

Untuk menghitung kadar zat mudah menguap dipergunakan rumus :

c.           Kadar Karbon Terikat

Fraksi karbon (c) dalam arang adalah karbon terikat, selain fraksi abu dan zat mudah menguap. Untuk menghitung kadar karbon terikat dipergunakan rumus :

3.             Analisis Data

Faktor yang diuji dalam penelitian ini adalah konsentrasi bahan perekat kanji 5%; 10%; dan 15% dengan menggunakan buah tusam dan anturmangan sebagai bahan baku.

Untuk analisa statistik dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap satu arah dengan satu faktor perekat dan dua bahan baku dengan 3 ulangan, pada tiap parameter contoh uji bentuk dan ukuran berdasarkan pada ASTM D1762 dan ASTM D 2015.

Bentuk umum rancangan acak langkap satu arah adalah sebagai berikut :

γij = µ + ι і  ∑ (ij)

dimana :

 γij     =  Nilai pengamatan pada perlakuan

 µ       =  Nilai rata-rata

 ι і      =  Pengaruh perlakuan ke – і

 ∑ (іј) = kessalahan percobaan pada perlakuan ke – і dan ulangan ke – ј (eksperimental error)

Untuk mengetahui pengaruh dari perlakuan dilakukan dengan sidik ragam/anova. Sedangkan untuk mengetahui harga rata-rata tiap perlakuan berbeda nyata yang selanjutnya diuji dengan Uji Beda Nyata Jujur (BNJ) atau HSD dengan bentuk umum :

      W = Qα (P : db_E) Sx

dimana :

W            = nilai pembanding BNJ

Q             = diperoleh dari perbandingan tabel F pada taraf 5% dan 1%

D             = jumlah perlakuan

db_E         = kesalahan baku yang dihitung dengan rumus

dimana :

KT(G)    = kuadrat tengah galat/eksperimental error

n             = ulangan

V.  KESIMPULAN DAN SARAN

1.             Kesimpulan

Dari hasil penelitian diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

a.             Rerata nilai kadar air untuk arang briket buah tusam 8,7% dan arang briket buah anturmangan sebesar 8,97% lebih tinggi dibanding standar SNI, Jepang dan Inggris.

b.             Faktor iklim dan lokasi penelitian memberikan pengaruh dalam penentuan kadar air briket arang.

c.                    Rerata nilai berat jenis yang dihasilkan arang briket buah tusam sebesar 0,4 dan arang briket buah anturmangan sebesar 0,46.

d.             Rerata nilai kalor yang dihasilkan arang briket buah tusam sebesar 5489,5 kal/gr dan arang briket buah anturmangan sebesar 5597,7 kal/gr. Nilai kalor ini telah memenuhi standar SNI dan standar Jepang.

e.                    Rerata nilai kadar karbon terikat yang dihasilkan arang riket buah tusam sebesar 73,90% dan buah anturmangan sebesar 74,40 %,  telah memenuhi standar SNI dan Jepang.

f.                     Rerata nilai kadar zat mudah menguap yang dihasilkan arang briket buah tusam sebesar 22,90% dan briket buah anturmangan sebesar 21%.

g.             Rerata nilai kadar abu yang dihasilkan arang briket buah tusam sebesar 3,20% dan kadar abu arang briket buah anturmangan sebesar 2.60%.

h.             Konsentasi bahan perekat tidak memberikan pengaruh yang nyata pada kadar air, berat jenis dan nilai kalor arang briket buah tusam sedangkan untuk nilai kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat dan kadar abu memberikan pengaruh beda yang nyata.

i.                     Kualitas arang briket buah tusam dan anturmangan secara keseluruhan masuk dalam kategori cukup baik bila ditinjau dari segi nilai kalor, kadar zat mudah menguap, kadar karbon terikat dan kadar abu. Arang briket buah anturmangan menunjukkan kualitas tidak jauh berbeda dengan arang briket buah tusam.

j.                     Berdasar hasil keseluruhan penelitian ini bahwa pemanfaatan buah tusam dan anturmangan sangat baik jika dikembangkan oleh masyarakat, karena selain kualitas secara keseluruhan hamper memenuhi standar yang ada, biaya operasional dan proses pembuatan arang briket ini sangat mudah dan sederhana.

2.             Saran

a.             Pemanfaatan buah tusam dan anturmangan sebagai bahan baku arang briket perlu lebih di masyarakat lagi, karena selain berkualitas, teknologi pembuatannya sederhana dan murah dengan bahan baku banyak tersedia, maka akan menjadi salah satu solusi bagi peningkatan pendapatan masyarakat sekitar hutan.

b.             Untuk penigkatan kualitas arang briket agar sepenuhnya memenuhi standarisasi arang, maka perlu dilakukan penelitian lanjutan, baik dalam segi teknologi berupa maksimalisasi dan efesiensi alat kempa arang juga teknologi pengarangan itu sendiri serta nilai ekonomi dan social masyarakat.

c.                    Upaya-upaya peningkatan dan penemuan sumber teknologi baru berbasiskan hasil hutan bukan kayu terutama limbah potensial agar dapat dilanjutkan untuk peningkatan pendapatan, masyarakat khususnya sekitar hutan untuk meminimalkan kerusakan kayu hutan.

DAFTAR PUSTAKA

Abdurrahim       Martawijaya, et.al. 1989. Atlas Kayu Indonesia Jilid II. Balitbang Kehutanan, Departemen Kehutanan. Bogor.

Anonimous, 1979. Annual Book of ASTM Standarts. Standart Method for Chemical Analysis of Wood Charcoal D. 1762-84, American Society For Testing Materials. Philadelphia.

Anonimous,        2000. Teknologi Alternatif Pemanfaatan Limbah, Kelti Pengolahan kimia dan energi hasil hutan, Makalah Utama pada Lokakarya Penelitian Hasil Hutan, 7 desember 2000. Bogor.

Ardhany F,  Sahwalita, Gunawan T.P, Nuryana, Marjono, Rangkuti D.P, 2003. Kajian Teknis Ekonomis Produk Briket Arang dari Serguk Gergaji dalam Skala Usaha. Laporan Hasil Penelitian. Kegiatan Pengkajian Penerapan Hasil Penelitian Kehutanan. Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan Sumatera. Aek Nauli.

Artati A,       2000, Pengaruh Ukuran dan Komposisi Serbuk Gergaji Pinus merkusii et de Vries Dengan Tektona grandis L.f terhadap rendemendan Sifat Fisik kimia Arang Briket, Skripsi S1 Fakultas Kehutanan Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.

Beglingger, E, 1957, Charcoal Manufactur and Use. Forest Product Laboratory. Forest Service, US Departement of Agriculture.

Djeni Hendra, 2000. Pembuatan Arang dan Briket Arang dari Serbuk Gergajian Kayu. Prosiding Lokakarya Hasil Hutan, Peningkatan Efisiensi Pemanfaatan Kayu dan Hasil Hutan Bukan Kayu. Puslit Hasil Hutan. Bogor.

Djatmiko B.,        S. Ketaren, S. Setyahartini, (1981). Arang Pengolahan dan Kegunaannya, Jurnal Teknologi Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor.

Fauzi, 2002. Petunjuk Teknis Pembuatan Arang Aktif. Puslitbang Hasil Hutan dan Sosial Ekonomi Kehutanan.

Gusmailina Gustan P, Komarayati S, 2002, Pedoman Pembuatan Arang Kompos. Puslitbang Teknologi Hasil Hutan. Bogor.

Hartoyo dan Nurhayati, T. 1976. Rendamen Sifat Arang dari beberapa Jenis Kayu Indonesia. Diterjemahkan oleh Dr. Hardjono Sastrowidjojo. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Hartoyo, ando Y dan H. Roliadi, 1978. Percobaan Pembuatan Briket Arang dari Lima Jenis Kayu. Lap. No. 103. Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Bogor.

Harlow W.M. et.al., 1991. Text Book of Dendrology. New Graw Hill International Editing. Forestry Serries.

Haygreen, J.G. Dan Jim L. Bowyer, 1993. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Suatu Pengantar. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Heyne K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia Jilid II. Terjemahan Balitbang Kehutanan Indonesia.

Hidayat J., Hansen C.P., IFSP., 2001, Pinus Merkusii Jung et de Vries. Informasi Singkat Benih No. 12 Oktober 2001. Direktorat Perbenihan Tanaman Hutan.