biomassa

LAPORAN PRAKTIKUM
ENERGI ALTERNATIF
ARANG KAYU















Oleh:

Nalia Anggraini
NIM A1H008063














KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2011
I. PENDAHULUAN
A. Latar belakang

Kayu sebagai bahan bakar mempunyai sifat-sifat yang kurang menguntungkan, antara lain kadar air cukup tinggi, banyak mengeluarkan asap, banyak abu, serta kadar karbonnya kurang tinggi. Berdasarkan uraian diatas, maka diperlukan usaha peningkatan kualitas kayu sebagai bahan bakar, sehingga beberapa sifat yang kurang menguntungkan dapat diatasi, salah satu usaha tersebut adalah merubah kayu menjadi arang kayu.
Biomassa adalah bahan organic yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian dan limbah hutan, tinja, dan kotoran ternak.
Fungsi biomassa adalah untuk bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan, dan sebagainya, selain fungsi diatas biomassa juga dapat digunakan sebagai sumber energy atau sebagai bahan bakar (Abdullah, et al, 1998).
Umumnya yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk primernya. Biomassa terutama dalam bentuk kayu bakar dan limbah pertanian merupakan sumber energy tertua. Sampai saat ini, biomassa sebagai sumber energy masih cukup berperan terutama di negara-negara berkembang (tidak termasuk OPEC) pada tahun 1977 adalah 2.6 BOE per-kapita per tahun atau sekitar 54% dari konsumsi energy secara keseluruhan. Abdul kadir juga mengemukakan bahwa menurut satu perkiraan teoritis, jumlah biomassa yang dihasilkan setahun oleh seluruh dunia mencapai 75 milyar ton atau sekitar 1.500 juta barrel minyak ekuivalen per hari.
Biomassa di Indonesia merupakan sumber daya alam yang sangat penting dengan berbagai produk primer sebagai serat, kayu, minyak, bahan pangan, dan lain-lain yang selain digunakan untuk memenuhi kebutuhan domestic juga diekspor dan menjadi tulang punggung penghasil devisa negara.

B. Tujuan
1. Mengetahui cara pembuatan biomassa arang dengan menggunakan tungku karbonasi.






















II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Arang
Arang adalah suatu bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur karbon. Hartoyo dan Nurhayati (1976), mengelompokkan arang berdasarkan kegunaannya : 1. Keperluan rumah tangga dan bahan bakar khususnya tungku pembakaran, dapur kereta api, pengeringan daging ikan, media tanam pada jeruk dan anggrek. 2. Keperluan metalurgi seperti industri aluminium, plat baja, tembaga, nikel, dan pertambangan. 3. Dalam industri kimia karbon aktif.

B. Bahan Baku Arang
Pembuatan arang diperlukan kayu yang mempunyai persyaratan tertentu. jenis kayu daun lebar yang mempunyai berat jenis, kepadatan, dan kekerasan tinggi lebih disukai karena menghasilkan arang kayu yang lebih baik, sedangkan pada jenis kayu daun jarum lebih banyak menggunakan bagian teras, karena mengandung resin yang lebih tinggi.

C. Proses dan Metode Pembuatan Arang
Proses pembuatan arang dalam Anonimus (1982), adalah pertama, 1500-2000C, air dalam bahan baku dilepaskan bersama dengan gas CO2 dalam jumlah kecil, bahan baku bara mengandung 50% karbon, kedua, 2000-3000 C pembuatan gas CO dan CO2, dimulai arang berwarna coklat tua dan kandungan kadar karbon mencapai 70%. Ketiga, 3000C sampai 4000C arang mulai berwarna hitam dengan kadar karbon mencapai 80%, keempat, 4000C -5000C arang berwarna hitam pekat dan kadar karbonnya mencapai 85%.
D. Kualitas karbon
Arang kayu dengan kualitas baik untuk bahan bakar mempunyai sifat warna hitam dengan nyala kebiruan, mengkilap pada pecahan, tidak mengotori tangan, terbakar tanpa asap, tidak memercik, tidak berbau, dan menyala terus meski tidak dikipas. Faktor yang mempengaruhi kualitas arang adalah suhu, kadar air, ukuran kayu, berat jenis.


III. METODOLOGI
A. Alat dan bahan

1. Drum kiln
2. Kayu bekas
3. Sekam
4. Tempurung kelapa
5. Bensin
6. Korek api
7. Alat tulis


B. Prosedur kerja
1. Mempersiapkan bahan baku yang berasal dari limbah pertanian
2. Mengukur nilai kalor bahan baku
3. Menimbang bahan baku awal
4. Membakar bahan baku dengan menggunakan drum kiln sambil ditutup
5. Menimbang hasil arang
6. Menghitung nilai rendemen




IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
1. Arang dari sekam
• Massa awal : 1000 gr
• Massa akhir : 11.3 gr
• Nilai rendemen :


2. Arang dari batok kelapa
• Massa awal : 1032.8 gr
• Massa akhir : 283.4 gr
• Nilai rendemen :


3. Arang dari kayu bekas
• Massa awal : 1014.5 gr
• Massa akhir : 132.3 gr
• Nilai rendemen :


B. Pembahahasan
Komponen kimia kayu di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu. Juga dengan mengetahuinya, kita dapat membedakan jenis-jenis kayu. Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu. Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal.
Umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri dari 3 unsur:
• Unsur karbohidrat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa
• Unsur non- karbohidrat terdiri dari lignin
• Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif
Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding sel kayu tidak merata. Kadar selulosa dan hemiselulosa banyak tedapat dalam dinding sekunder. Sedangkan lignin banyak terdapat dalam dinding primer dan lamella tengah. Zat ekstraktif terdapat di luar dinding sel kayu. Komposisi unsur-unsur kimia dalam kayu adalah:
• Karbon 50%
• Hidrogen 6%
• Nitrogen 0,04 – 0,10%
• Abu 0,20 – 0,50%
• Sisanya adalah oksigen.
Komponen kimia kayu sangat bervariasi, karena dipengaruhi oleh faktor tempat tumbuh,iklim dan letaknya di dalam batang atau cabang.
Berdasarkan hasil praktikum, dapat dilihat bahwa nilai rendemen dari arang sekam itu paling besar. Bahan baku awal dari sekam adalah 1 kg, dan hasil arangnya hanya sebesar 11.3 gram saja, dapat dilihat bahwa banyak sekam yang berubah menjadi abu. Hal ini mungkin disebabkan oleh cara pembakaran yang salah. Berikut merupakan cara pembuatan arang sekam berdasarkan reverensi dari “Media Pertanian Online”, yaitu :
Caranya, masukkan sekam ke dalam tong sampai tinggi sekitar 20 cm. Tuang oli ke dalam tong dan bakar. Jika asap dari pembakaran berkurang maka sekam ditambah sedikit demi sedikit hingga tong penuh. Kemudian tong ditutup karung basah dan di atasnya diberi tutup hingga rapat. Biarkan sekam menjadi dingin. Setelah itu pisahkan arang sekam dengan abunya melalui penyaringan. Jumlah arang sekam yang diperoleh juga sekitar 40-50 kg dari 100 kg sekam segar. Cara ini kurang efisien karena memerluan waktu yang lebih lama dibandingkan cara disangrai.
Hasil akhir dari pembuatan arang dari batok kelapa juga kurang sempurna, meskipun hasil yang didapat lumayan banyak, namun masih terdapat beberapa bagian ada batok kelapa nya yang masih belum matang sempurna. Berikut ada cara membuat arang dari batok kelapa berdasarkan referensi dari “kliksaya.com”, yaitu :
1. Bahan baku tempurung kelapa dikeringkan sehingga pembakaran lebih cepat tanpa asap mengepul. Bersihkan tempurung dari sabut, pasir, dan kotoran lainnya. Potong tempurung menjadi 2.5 x 2.5 cm agar dapat mengisi drum lebih banyak dan dapat matang dengan merata. Setiap drum biasanya menampung hingga 80 kg.
2. Letakkan kayu atau bambu berdiameter 10 cm dan panjang 1 m di tengah drum sebagai lubang pemasukkan umpan bakar seperti daun-daun ekring, ranting, atau percikan minyak tanah. Selanjutnya, isikan tempurung kelapa hingga penuh, kayu ditengah drum dicabut perlahan-lahan.
3. Bila api terus menyala, tutup drum dan pasang cerobong asap. Buka lubang udara terbawah di badan drum sedangkan dua lubang udara ditengah dan di atas ditutup dengan asbes atau tanah liat.
4. Jika pada saat pembakaran, bahan baku berkurang, maka tambahkan arang dari bagian atas drum. Pengarangan di dasar drum selesei jika terlihat bara merah. Tutup lubang udara bawah dan buka lubang udara bagian tengah. Kini gentian bahan baku dibagian tengah yang akan terbakar. Lakuakn prosedur ini sampai lubang udara bagian atas yang dibuka untuk pembakaran bahan baku pada bagian atas.
5. Proses pengarangan selesei ketika ketika asap dari cerobong tidak pekat dan berwarna kebiru-biruan. Biasanya berlangsung 6-7 jam tergantung kadar air tempurung dan kluat lemahnya tiupan angin. Tutup semua lubang udara dan cerobong asap
6. Untuk pendinginan, drum harus dalam keadaan hampa udara. Jika tidak maka arang akan menjadi abu, karena api terus bekerja. Gunakan tanah atau pasir sebagai penutup dibagian atas. Diamkan selama 6 jam.
A. Perlakuan kayu untuk bahan baku
Bahan baku kayu yang berasal dari limbah pembukaan ladang, berupa kayu sisa potongan cabang yang sudah tidak bisa dimanfaatkan sebagai bahan bangunan, serta berukuran diameter 5-10 cm dengan panjang 10-20 cm. Selain itu, potongan“dolog” berukuran besar juga dapat digunakan, namun perlu dipotong dan dibelah sesuai dengan ukuran yang dikehendaki serta sesuai dengan kapasitas tungku drum. Selain itu dapat digunakan bahan baku berupa tempurung kelapa, sekam padi, ranting daun. .
Limbah kayu dari pembukaan ladang yang masih dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan arang. Kayu dipotong dan dibelah, disesuaikan dengan ukuran dan kapasitas drum.
B. Cara pengisian kayu ke dalam tungku
Bahan baku dimasukkan ke dalam tungku setelah pada bagian dasar tungku diberi potongan kayu bakar atau sisa- sisa serutan kayu kering, dengan posisi mendatar dan serapat mungkin - agar dapat menampung kayu lebih banyak, serta diisi penuh hingga ke permukaan tungku. Skema penyusunan kayu di dalam tungku drum, apabila kayu berukuran sangat kecil, perlu diberi lubang udara
tambahan pada bagian tengah pada saat penyusunan. Pemberian potongan kayu kecil atau serutan kayu kering pada bagian dasar drum.

Gambar 1. Skema penyusunan kayu
C. Cara pembakaran
Pada bagian dasar tungku drum diberi ganjal dengan bata merah atau batu setinggi ± 5-10 cm, pada 3 lokasi titik. Selanjutnya, di bawah tungku kemudian di beri potongan kayu bakar atau serutan kayu yang kering sebagai umpan yang telah diberi sedikit minyak tanah. Setelah api dinyalakan, tunggu sampai nyala bara api merembet ke dalam tungku melalui lubang udara sehingga bahan baku kayu yang terdapat di dalam tungku dapat terbakar dengan sempurna.
Pemasangan tutup drum dan cerobong asap - untuk lebih mengarahkan asap hasil pembakaran yang keluar setelah pembakaran bahan baku berjalan. Proses dari pembakaran umpan sampai bahan baku terbakar dengan benar ± 30 menit. Asap dari pembakaran potongan atau kayu serpih umpan terlihat tipis.
D. Penutupan lubang udara
Setelah proses pembakaran berjalan lancar, di bagian bawah tungku dan sekelilingnya ditutup dengan pasir atau tanah untuk memperkecil lubang udara - hanya diberi 3 lubang dengan diameter ± 3 cm. Bata atau batu pengganjal tungku diambil dan diganti dengan batu yang lebih pendek, setinggi ± 3 cm. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi suplai udara ke dalam tungku drum. Pembakaran kayu setelah tutup tungku drum dan cerobong asap dipasang. Setelah lubang udara
di bawah drum ditutup dengan tanah atau pasir, asap pembakaran terlihat putih dan tebal.
E. Pendinginan arang
Proses pengarangan biasa memerlukan waktu selama ± 7 sampai 9 jam bila kayu relatif basah. Apabila asap yang keluar sudah terlihat menipis putih atau bening kebiru-biruan, lubang udara di bagian bawah tungku ditutup serapat mungkin dengan diberi pasir atau tanah. Untuk memulai proses pendinginan, di bagian atas penutup tungku diberi tanah atau pasir serta cerobong asap ditutup dengan kain basah atau rumput yang rapat dan kemudian dilapisi tanah, sehingga tidak ada udara yang masuk ataupun keluar. Lubang udara pada bagian bawah tungku drum ditutup dengan tanah atau pasir. Proses pendinginan arang pada tungku drum, memerlukan waktu rata-rata
antara 4 - 5 jam dari awal penutupan.
















V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan
Arang adalah suatu bahan padat yang berpori-pori dan merupakan hasil pembakaran dari bahan yang mengandung unsur karbon.
• Nilai rendemen sekam:


• Nilai rendemen tempurung:


• Nilai rendemen kayu:



B. Saran
Sebenarnya, ketiga bahan tersebut cocok untuk dijadikan bahan baku dalam pembuatan arang, asalkan proses pembuatan nya sesuai dengan prosedur yang ada.

DAFTAR PUSTAKA
Anonimus. 1980. Proyek Desain Pengembangan Industri Kecil Kerajinan Arang Kyu di Pelai Hari. Kabupaten Tanah Laut. Kanwil Departemen Perindustrian Propinsi Kalimantan Selatan, Banjar Baru.
Lukmana, Anang. 1983. Mutu Arang Kayu. Departemen Perindustrian. Balai Penelitian dan Pengembangan Industri Banjar Baru.
Nurhayati. 1974. Rendemen dan Sifat Arang Kayu di Indonesia. Lembaga Penelitian Hasil Hutan. Laporan no. 29 halaman 12. Bogor
Sukarno. 1977. Pengaruh Macam Limbah Industri Kayu dan Tekanan Pengepresan pada Pembuatan Arang Briket. Tesis Fakultas Teknologi Hasil Pertanian IPB. Bogor.