1 BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Kehidupan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Kehidupan manusia saat ini tidak bisa terlepas dari energi. Energi banyak
dibutuhkan manusia modern untuk melakukan berbagai kegiatan, sehingga
manusia modern saat ini sudah sangat tergantung dengan energi. Ketika berbicara
tentang bahan bakar fosil, batubara, gas alam dan minyak merupakan elemen
utama. Sebagian besar energi yang dikonsumsi sekarang dihasilkan dari bahan
bakar fosil. Kebutuhan akan energi ini berbanding terbalik dengan ketersediaan
energi, sehingga sangat memungkinkan untuk terjadinya krisis energi. Seperti
diperlihatkan pada Gambar 1.1 konsumsi energi di Indonesia naik dari tahun ke
tahun, sedangkan produksinya justru semakin menurun. Potensi energi nasional
yang tersedia tertuang dalam Blue Print Energi Nasional 2005 – 2025 (Tabel 1.1).
Sumber: BP Statistic, Statistical Review of World Energy 2009
Gambar 1.1. Perkembangan Produksi dan Konsumsi Energi Primer
Indonesia (1965 – 2007)
1
Tabel 1.1. Potensi Energi Nasional 2005
Jenis Energi
Fosil
Minyak
Sumber Daya
Cadangan
Produksi
Rasio
Cad/Prod
(Tahun)
89,9 miliar barel 9,1 miliar barel *) 387 juta barel
23
Gas
384,7 TSCF
185,8 TSCF
2,95 TSCF
62
Batubara
58 miliar ton
19,3 miliar ton
132 juta ton
146
*) Termasuk blok Cepu
Sumber Daya
Setara
Kapasitas
Terpasang
Tenaga Air
845.00 juta BOE
75,67 GW
4,2 GW
Panas Bumi
219 Juta BOE
27,00 GW
0,8 GW
Mini/Micro Hydro
0,45 GW
0,45 GW
0,206 GW
Biomass
49,81 GW
49,81 GW
0,3 GW
Tenaga surya
-
4,80 kWh/m2/hari
0,01 GW
Tenaga Angin
9,29 GW
9,29 GW
0,0006 Gw
Energi Non Fosil
Uranium (Nuklir)
24,112 ton* e.q 3 GW
untuk 11 tahun
*) Hanya untuk daerah Kalan-Kalbar
Sumber:Blueprint Energi Nasional 2005-2025
Krisis energi ini merupakan masalah yang cukup serius dan
perlu
penanganan lebih lanjut. Diperlukan energi alternatif selain energi yang
mengandalkan bahan bakar fosil. Penelitian untuk mendapatkan bahan bakar
alternatif pengganti bahan bakar fosil yang memang tetap menjadi primadona
terus berkembang beberapa tahun terakhir. Bahan bakar alternatif tersebut biasa
dikenal sebagai energi alternatif. Di masyarakat pada umumnya, istilah ini hanya
2
mengacu pada penggunaan sumber energi lainnya selain sumber energi primer
seperti bahan bakar fosil. Sudah banyak terobosan dalam pemanfaatan energi
alternatif, salah satu di antaranya adalah sumber energi dari biomassa.
Mengingat Indonesia sebagai negara agraris, maka pemanfaatan biomassa
untuk sumber energi sangatlah besar potensinya. Begitu banyak sumber daya alam
yang melimpah tersedia di Indonesia yang subur ini. Berbicara tentang energi
biomassa, tentunya tidak bisa dilepaskan dari penggunaan bahan bakar kayu pada
masyarakat tradisional Indonesia. Bahkan sebelum diperkenalkan tentang
renewable energi, masyarakat pedesaan menggunakan bahan bakar tradisional
berupa kayu bakar sebagai salah satu jenis energi padat. Pada awal
perkembangannya, kayu adalah sumber bahan bakar yang paling banyak dipakai
karena mudah didapat dan sederhana penggunaannya.
Biomassa juga merupakan sumber energi alternatif yang sangat populer.
Energi yang berasal dari pembakaran tumbuhan, merupakan salah satu dari
sumber energi pertama manusia. Biomassa dapat dikonversi ke bentuk yang dapat
digunakan sebagai bentuk energi lainnya seperti karbon untuk bahan dasar
pembuatan briket. Briket arang adalah arang (salah satu jenis bahan bakar) dari
aneka macam bahan hayati atau biomassa, misalnya kayu, ranting, rumput, jerami,
dan limbah pertanian lainnya. Biasanya bahan-bahan tersebut merupakan limbah
yang terbuang. Namun bahan-bahan tersebut dapat diolah menjadi arang, yang
selanjutnya disebut bioarang. Briket adalah gumpalan yang terbuat dari bahan
lunak yang dikeraskan. Briket bioarang adalah gumpalan-gumpalan atau batangbatangan arang yang terbuat dari biomassa. Briket bioarang ini merupakan sumber
3
energi yang penting seperti bahan bakar lainnya. Bahan-bahan yang dapat juga
digunakan misalnya, daun-daun yang sudah kering, bagian dari buah, dan
tanaman-tanaman tertentu yang kurang bermanfaat dapat juga dijadikan briket. Ini
termasuk
upaya
dalam
rangka
mengurangi
sampah-sampah
dedaunan,
pemanfaatan tumbuhan yang jarang digunakan, dan usaha untuk mengurangi
ketergantungan akan minyak bumi.
Sebagai bahan dasar pembuatan briket, tentu saja harus dipilih bahan yang
memiliki unsur karbon. Salah satu bahan tanaman yang bisa di manfaatkan untuk
menghasilkan karbon
adalah cangkang biji ketapang. Pembuatan briket juga
tergolong mudah. Proses pembuatannya adalah dengan metode pengarangan.
Dengan penggunaan briket arang sebagai bahan bakar maka cara ini dapat
menghemat penggunaan kayu sebagai hasil utama dari hutan. Bahan pembuatan
briket arang mudah didapatkan yaitu berupa tanaman-tanaman atau limbah
dedaunan. Dengan penggunaan briket arang sebagai bahan bakar maka dapat
menghemat penggunaan minyak tanah dan elpiji yang sering digunakan
masyarakat. Selain itu, penggunaan briket dari ketapang dapat menghemat
pengeluaran biaya untuk membeli minyak tanah atau gas elpiji. Dengan
memanfaatkan ketapang sebagai bahan pembuatan briket arang maka akan
meningkatkan pemanfaatan tumbuhan yang jarang digunakan, karena selama ini
buah ketapang dibiarkan begitu saja dan tidak dimanfaatkan.
Ketapang (Terminalia Catappa L.) merupakan tumbuhan asli dari Asia
Tenggara, dan tersebar hampir di seluruh daerah di Asia Tenggara termasuk di
Indonesia. Tumbuhan ini juga biasa ditanam di Australia, India, Madagaskar
4
hingga Amerika Tengah dan Amerika Selatan. Pohon ketapang mempunyai ciri
khas, yaitu cabangnya tumbuh ke samping dan tersusun secara bertingkat-tingkat
sehingga mirip seperti pagoda. Habitat yang disukai oleh pohon ketapang adalah
daerah dataran rendah termasuk daerah pantai hingga ketinggian 500 meter dpl.
Pohon ini menggugurkan daunnya hingga dua kali dalam setahun sehingga
tanaman ini mampu bertahan menghadapi bulan-bulan yang kering. Sebagian
besar, ketapang akan berbuah 3–5 tahun setelah ditanam, dan akan berbuah teratur
sekali atau dua kali dalam satu tahun, tergantung pada lokasi dan kesehatan
pohon. Pohon ketapang yang baru berbuah dapat menghasilkan 5 kg biji per
pohon dalam sekali panen, dengan 500-800 biji per kilo atau 24 buah segar
perkilo, namun jumlah tersebut bisa dua kali lipat apabila ketapang tumbuh di
tempat yang tepat (Thomson dan Evans, 2006; Orwa et al., 2009; Balai
Perbenihan Tanaman Hutan Jawa dan Madura, 2012).
Dikarenakan daun – daun rindang yang lebar dan rimbun, serta bunga –
bunga kecil yang indah berwarna hijau kuning,
pohon ketapang ini oleh
pemerintah berbagai kota di Indonesia dimanfaatkan sebagai pohon yang
meneduhi jalan–jalan. Sebagai tanaman yang direkomendasikan oleh Departemen
Kehutanan sebagai tanaman penghijauan kota (Tauhid, 2008), ketapang
mempunyai peran penting dalam mengabsorpsi karbon dioksida (CO2) dan
menghasilkan oksigen (O2) pada proses fotosintesisnya. Oleh sebab itu, ketapang
digunakan sebagai tanaman pengisi Ruang Terbuka Hijau (RTH) banyak kota di
Indonesia. Ruang Terbuka Hijau (RTH) memiliki kekuatan untuk membentuk
karakter kota dan menjaga kelangsungan hidupnya. Tanpa keberadaan RTH di
5
kota akan mengakibatkan ketegangan mental bagi manusia yang tinggal di
dalamnya. Kehadiran Hutan Kota diharapkan dapat memengaruhi luasan RTH
secara
keseluruhan,
sehingga
secara
tidak
langsung
berpotensi
untuk
memproduksi O2 yang dihasilkan dari proses fotosintesis sehingga dapat berperan
sebagai penyeimbang emisi gas CO2 (Wahyuni dkk, 2014). Menurut Data yang
diberikan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Perubahan Iklim dan
Kebijakan ( PUSPIJAK), jumlah tanaman di Hutan Kota TPA Bandengan ada
332 pohon terdiri dari 30 spesies, dengan tanaman yang dominan 3 jenis, yaitu
Ketapang, Mahoni Daun Kecil dan Angsana (Puspijak, 2014). Jika diambil dalam
RTH tersebut minimal ada 10 pohon Ketapang, sedangkan pohon tersebut
berbuah sekali dalam setahun maka akan dihasilkan sampah biji ketapang
sebanyak 50 kg di satu tempat. Jadi bisa dibayangkan, apabila jumlah sampah
sebanyak itu tidak dimanfaatkan.
Penelitian dengan bahan dasar biomassa untuk untuk menghasilkan
sumber energi lain mempunyai potensi yang besar di Indonesia, mengingat ribuan
tanaman tersebut di tanah air. Sebagai alternatif biomassa yang digunakan salah
satunya adalah ketapang, dimana hampir semua bagian tanaman mulai dari daun,
kayu, biji, dan cangkang biji di teliti manfaatnya. Biji ketapangnya banyak
mengandung fatty acid oil, yang bisa di gunakan sebagai bahan dasar pembuatan
biodiesel. Daun dan bijinya juga banyak dimanfaatkan dalam dunia medis karena
kandungan tanin dan antibakterinya. Jika hanya bijinya saja yang dimanfaatkan,
maka cangkangnya akan dibuang dan tidak dimanfaatkan sama sekali. Cangkang
biji ini mempunyai tekstur yang keras, dan memiliki unsur karbon. Untuk itu
6
cangkang biji ini akan di manfaatkan untuk diambil karbonnya sebagai bahan
dasar briket. Pengambilan karbon dari cangkang biji nya di lakukan dengan cara
pirolisis.
Cangkang biji ketapang mengandung unsur karbon yang terikat dalam
lignoselulosa. Senyawa yang mengandung lignoselulosa, jika dipanaskan pada
kondisi lingkungan yang tidak reaktif akan terurai menjadi berbagai hasil.
Berdasarkan volatilitas bahan hasil pirolisis dapat dikelompokkan menjadi tiga
bagian, yaitu arang; gas dan cair. Arang adalah padatan karbon yang tidak volatil.
Hasil gas terdiri dari berbagai molekul dengan berat molekul rendah termasuk uap
air. Tar tersusun dari berbagai molekul dengan berat molekul yang bervariasi.
Hasil pirolisis yang berupa arang inilah yang akan diolah lebih lanjut
menghasilkan briket yang mempunyai nilai ekonomis lebih tinggi. Arang yang di
hasilkan, kemudian di cetak menjadi briket yang mempunyai bentuk lebih kempa
sehingga lebih mudah dalam penanganan dan pemanfatannya, namun lebih bersih
dan bernilai kalor lebih tinggi. Karena alasan tersebut di atas, maka penelitian
tentang pembuatan briket dari cangkang biji ketapang ini dilakukan.
1.2. Keaslian Penelitian
Penelitian tentang cangkang biji ketapang sudah pernah dilakukan oleh
Inbaraj dan Sulochana (2006) serta Surest (2010). Cangkang biji ketapang oleh
Inbaraj dan Sulochana (2006), diambil karbonnya untuk kemudian dibuat sebagai
penyerap merkuri yang terdapat di limbah cair. Pirolisis cangkang biji ketapang
yang dilakukan oleh Surest (2010), dimaksudkan untuk menghasilkan bahan dasar
7
pembuatan karbon aktif. Proses karbonisasi dilakukan dalam reaktor selama 15
menit pada suhu yang berbeda-beda yaitu 3000C, 4000C dan 5000C. Karbon yang
dihasilkan kemudian diayak dan dilakukan tahapan-tahapan untuk mendapatkan
karbon aktif. Pada penelitian tersebut, didapatkan hasil daya serap terbaik untuk
karbon aktifnya berada pada suhu karbonasi 5000C. Tahapan proses untuk
membuat arang aktif meliputi penghilangan air pada cangkang biji ketapang,
karbonasi, aktivasi termal, dan yang terakhir adalah aktivasi kimia.
Sedangkan penelitian tentang pembuatan briket sudah sangat banyak
ditemukan. Briket dengan bahan dasar dari alam, atau yang biasa disebut sebagai
biobriket, salah satunya dilakukan oleh Hartanto dan Alim (2011). Briket yang
dihasilkan dari penelitian tersebut berasal dari sekam padi. Proses pembuatannya
dilakukan dengan menggunakan variabel tetap berupa kulit padi dengan ukuran
partikel 22,22 mesh. Percobaan dilakukan pada variasi suhu 2100C, 2500C, 3000C,
3500C, dan 3900C dengan waktu operasi 30, 60 dan 90 menit. Dari percobaan
didapatkan bahwa semakin tinggi suhu, maka proses pembentukan arang semakin
cepat. Hal ini disebabkan pembentukan arang dalam proses pirolisis dapat
berlangsung lebih sempurna. Sedangkan semakin lama waktu pembakaran, maka
nilai rata-rata kalor yang di hasilkan semakin besar. Hal ini tidak berlaku dengan
waktu operasi 90 menit. Pada waktu tersebut, telah tercapai nilai kalor optimal.
Sehingga apabila waktu operasi melebihi 90 menit, maka akan terjadi penurunan
nilai kalor.
Pemanfaatan bagian dari tanaman ketapang, terlebih untuk daun dan
bijinya, telah banyak dilakukan. Publikasi tentang penelitian daun ketapang serta
8
bijinya banyak sekali ditemukan, terutama untuk menghasilkan pembaharuan di
dunia farmasi dan kedokteran. Meskipun pernah ada penelitian tentang
pemanfaatan cangkang biji ketapang, namun demikian pembuatan biobriket dari
cangkang biji ketapang belum pernah dilakukan.
Untuk itu, akan dilakukan
penelitian pirolisis cangkang biji ketapang untuk membuat biobriket. Cangkang
biji yang keras, mampu mengasilkan karbon yang mempunyai nilai kalor yang
lebih tinggi apabila dibuat briket. Pemanfaatan cangkang biji ketapang, selain
mengurangi limbah, juga dapat menjadi sumber bahan bakar alternatif. Pada
penelitian ini, proses pengarangan dilakukan dengan pirolisis mulai pada suhu
3500C sampai dengan 550 0C. Lama waktu operasi akan berlangsung pada waktu
30 menit, 60 menit dan 90 menit dengan lama waktu dihitung mulai saat waktu
yang ditentukan telah dicapai.
1.3. Manfaat Penelitian
1. Bagi masyarakat dan lingkungan, penelitian ini diharapkan dapat
meningkatkan nilai ekonomis dari limbah tanaman ketapang dengan
mengubahnya menjadi produk yang lebih berguna. Manfaat yang lain dari
penelitian ini adalah menghasilkan biobriket sebagai bahan bakar
alternatif. Untuk lingkungan, dapat mengurangi limbah tanaman ketapang
yang banyak tumbuh di Indonesia. Mengurangi polusi udara yang
diakibatkan karena pembakaran sampah.
2. Bagi ilmu pengetahuan, penelitian ini diharapkan dapat memberikan
tambahan informasi dalam pemanfaatan bahan-bahan yang kurang di
9
manfaatkan sebagai sumber energi alternatif. Dan memberikan tambahan
informasi tentang manfaat pohon ketapang yang selama ini banyak di
manfaatkan daun dan bijinya saja.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan umum dari penelitian ini adalah memanfaatkan limbah cangkang
biji ketapang yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan briket dengan
melalui proses pirolisis pada suhu dan waktu pirolisis yang berbeda.
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
1. Memperoleh data pengaruh suhu dan waktu terhadap yield produk pirolisis.
2. Memperoleh nilai parameter kinetika pirolisis cangkang biji ketapang pada
suhu pirolisis yang berbeda menggunakan pendekatan model kinetika yang
ada.
3. Mempelajari pengaruh suhu terhadap komponen gas pirolisis
4. Memperoleh data pengaruh suhu dan waktu pirolisis terhadap kualitas briket.
10