METODE - METODE PEMBUATAN ARANG

Arang kayu adalah residu yang terjadi dari hasil penguraian atau pemecahan kayu karena panas yang sebagian besar komponen kimianya adalah karbon. Peristiwa ini dilakukan dengan jalan memanasi langsung atau tidak langsung terhadap kayu di dalam timbunan, kiln, retort, oven dengan atau tanpa udara terbatas. Arang merupakan bahan padat yang berpori dari hasil pembakaran bahan yang mengandung unsur C dan sebagian besar pori-porinya masih tertutup dengan hidrokarbon, ter dan senyawa organik lain serta komponennya terdiri atas karbon terikat, abu, air, hidrogen dan sulfur.

Tipe arang ada dua yaitu batangan (lump) dan halus atau pecahan. Arang batangan digunakan untuk bahan baku memasak, keperluan metalurgi dan sebagai bahan baku untuk pembuatan zat kimia tertentu yang bahan baku utamanya dari jenis kayu daun lebar misalnya bakau, asam dan kesambi. Arang halus digunakan untuk pembuatan briket dan arang aktif yang bahan bakunya dari serbuk, kulit dan serpih kayu dari sisa penggergajian

Masyarakat telah menggunakan arang kayu sejak ribuan tahun, kegunaannya lebih banyak untuk bahan bakar memasak. Adanya perkembangan teknologi yang memanfaatkan sumber gas alam, listrik dan bensin untuk bahan bakar menyebabkan tingkat konsumsi masyarakat terhadap arang semakin berkurang. Bahkan, akhir-akhir ini volume permintaan arang kayu di pasaran dalam dan luar negeri semakin menurun karena masyarakat sudah banyak yang beralih kepada bahan bakar migas dan energi listrik. Setelah diabaikan selama beberapa tahun terakhir, kini arang kayu mulai menarik perhatian setelah munculnya penemuan baru yang menyatakan produk arang tersebut banyak manfaatnya bagi kehidupan manusia. Kemajuan teknologi modern telah mengangkat tingkat produktifitas ilmu pengetahuan untuk meneliti manfaat arang bagi kepentingan manusia dengan aneka kegunaannya. Arang kayu mempunyai peluang ekspor, di mana ekspor arang pada tahun 2004 sebanyak 367.087 kg dan tahun 2005 sebanyak 799.573 kg. Hal ini menandakan bahwa ekspor arang kayu mengalami peningkatan ± 117,8%

Komoditi arang yang mengandung karbon dapat diolah menjadi berbagai produk rumah tangga yang berkhasiat bagi kesehatan, bahan campuran pakaian, produk kerajinan dan pertanian. Manfaat baru lainnya adalah arang dapat dikembangkan untuk membuat produk-produk baru, seperti penjernihan air, alat untuk menjaga sayur dan makanan tetap segar, penambah kualitas tanah, pengatur kelembaban dinding dan lantai rumah dan obat penghilang bau. Di Jepang, arang kualitas terbaik disebut kishu binchotan memancarkan sinar infra merah tinggi menebarkan aroma masakan yang dipanggang. Selain itu, arang juga ramah lingkungan bila setelah selesai digunakan, dihancurkan menjadi potongan-potongan kecil dan dikembalikan ke alam.

Karbonisasi

Karbonisasi menurut istilah berarti penguraian biomassa karena panas di atas 150⁰C. Proses pengarangan merupakan proses pembentukan arang dari senyawa organik dalam bahan yang dominan yang mengandung selulosa. Proses pengarangan terjadi melalui pemutusan ikatan karbon dengan hidrogen, di mana karbon tersebut tidak mengalami proses oksidasi.

Proses pengarangan dihindari terdapatnya oksigen, sehingga energi yang diberikan terhadap senyawa karbon tersebut berperan dalam memutuskan ikatan atom karbon dengan atom lainnya dalam struktur heksagonal. Terdapatnya oksigen dari luar merupakan suatu faktor yang mempengaruhi hasil arang yang diperoleh karena karbon yang terbentuk dengan adanya oksigen akan mengalami reaksi lanjutan yaitu oksidasi, sehingga hasil akhirnya berupa abu. Produk yang paling penting dalam proses karbonasi adalah arang. Tahap-tahap karbonasi secara singkat adalah sebagai berikut:

a. Pada awal pemanasan, air dalam bahan baku dilepaskan bersamaan CO dan CO₂ dalam jumlah kecil.

b. Pada suhu 200 – 400 ⁰C sebagian besar selulosa murni terurai secara intensif disamping pembentukan gas juga dijumpai sejumlah senyawa kecil senyawa karbon.

c. Pada suhu 400 – 500 ⁰C lignin terurai dan dihasilkan lebih banyak ter sedangkan gas menurun dan meningkatkan suhu, maka gas CO₂ semakin berkurang sedangkan gas CO, CH₄ dan CH₂ semakin meningkat.

d. Pada suhu 500 – 700 ⁰C pembentukan ter dan gas hidrogen semakin bertambah, terbentuknya karbon mencapai 90 %.

e. Diatas suhu 700 ⁰C diperoleh gas yang dapat diembunkan terutama terdiri atas gas hidrogen.

Karbonisasi dimaksudkan untuk meningkatkan nilai kalor pembakaran, mengurangi asap pada saat dibakar dan mempermudah pengempaan dan proses pembuatan briket. Beberapa faktor yang mempengaruhi hasil karbonisasi antara lain:

a. Suhu akhir, lama proses kadar air, ukuran dan jenis bahan baku.

b. Berat jenis bahan baku, dimana berat jenis yang lebih tinggi akan menghasilkan arang yang lebih berat.

c. Kandungan lignin bahan baku. Semakin tinggi kandungan ligninnya maka semakin tinggi pula mutu arang yang dihasilkan

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses karbonisasi adalah kecepatan pemanasan dan tekanan udara dalam tanur. Semakin cepat pemanasan, maka semakin sulit pengamatan tahap-tahap karbonisasi dan rendemen yang dicapai rendah. Adapun faktor yang mempengaruhi hasil karbonisasi adalah kadar air bahan baku, kekerasan kayu, jumlah udara, suhu maupun lamanya pengarangan.

Metode PembuatanArang

1. Metode Konvensional

Pembuatan arang dengan cara timbun merupakan cara tradisional, banyak dilakukan di pedesaan dan tidak memerlukan biaya produksi tinggi. Arang yang dihasilkan umumnya hanya digunakan untuk bahan bakar dalam rumah tangga.

Pada metode pembuatan arang dengan kiln baik earth maupun portable kiln, kayu langsung berhubungan dengan pemanas atau api dan tujuan utamanya memproduksi arang kayu. Metode kiln yang sangat sederhana adalah pembuatan arang dengan timbunan tanah. Prinsip kerjanya adalah kayu yang membara memberikan panas untuk berlangsungnya proses pengarangan.

Keuntungan pembuatan arang dengan cara timbun diperoleh kemudahan dalam penetapan lokasi pengarangan, penyesuaian timbunan dengan jumlah bahan baku yang tersedia dan dalam memproduksi arang dapat dilakukan dengan modal yang kecil. Selain itu, metode timbun juga mempunyai kelemahan yaitu proses karbonisasi tidak dapat diamati secara cermat atau sulit dikontrol dan proses pengarangan memerlukan waktu lama serta rendemen arang umumnya rendah.

Pada pembuatan arang dengan menggunakan metode lubang tanah, yang perlu diperhatikan adalah pemilihan lokasi pembuatan lubang tungku. Lokasi pembuatan lubang terletak relatif terlindung dari pengaruh hujan serta agak landai agar memudahkan didalam kegiatan pembuatan arang nantinya. Kelebihan pembuatan arang dengan menggunakan metode tungku lubang tanah adalah volume kayu serta ukuran bahan baku dari limbah yang digunakan relatif lebih besar. Lubang digali dalam tanah dengan ukuran 1 x 2 x 3 m, pada dasar lubang dimasukkan sedikit bahan baku kemudian dibakar setelah itu bahan tersebut ditambahkan secara bertahap sampai mencapai permukaan lubang. Air dipancarkan/dipercikkan bila dalam proses pembakaran timbul nyala api. Jika proses pembakaran telah selesai maka seluruh permukaan lubang ditutup dengan daun dan batang kemudian dibiarkan sampai dingin. Metode ini menghasilkan arang dengan mutu rendah dan umumnya hanya untuk keperluan rumah tangga.

2. Metode Kiln Drum

Pembuatan arang dengan cara kiln drum umumnya digunakan untuk tujuan komersil. Dengan metode drum, karbonisasi dapat diamati dan diawasi melalui pengatur udara masuk dan tidak tergantung dari cuaca pada saat itu. Cara kiln drum ini cocok dikembangkan bagi penduduk yang berada di sekitar hutan guna untuk mengurangi limbah tebangan dari areal hutan produksi. Kiln ini terbuat dari besi yang terdiri atas dua buah silinder dipasang secara bersambung. Cara kerjanya adalah panas berasal dari bahan baku kayu itu sendiri yang dibantu oleh udara dari luar yang diatur menurut kapasitas kiln tersebut. Portable kiln memerlukan waktu pengarangan ± 4 (empat) hari untuk kapasitas 9 – 10 m³ kayu dengan hasil arang ± 1800 kg.

Teknologi pembuatan arang dengan kiln drum adalah suatu metode pembuatan arang yang murah dan sederhana tetapi dapat menghasilkan rendemen dan kualitas arang yang cukup tinggi. Teknologi ini dapat diterapkan pada industri rumah tangga di pedesaan karena bahan konstruksi drum bekas mudah diperoleh dengan harga yang relatif murah. Selain itu, konstruksi tungku dan operasi pengolahannya mudah dilakukan oleh siapa saja yang berminat dan tidak memerlukan pendidikan khusus.

Sebelum melaksanakan pembakaran terlebih dahulu alat dibersihkan dari sisa abu yang tertinggal di dasar drum. Selanjutnya pada dasar drum diberi beberapa kayu atau kertas dan dibakar, kemudian dibiarkan sampai bahan tersebut menyala, kemudian ditambahkan setengah dari drum ke dalam tungku pembakaran, pada tahap ini harus dijaga agar bahan yang dibakar tidak menyala. Untuk tahap penambahan selanjutnya dilakukan apabila bahan yang sedang dibakar menyala dan tidak mau padam walaupun telah ditutup penutup drumnya. Banyaknya penambahan sama dengan penambahan pertamanya. Pekerjaan ini dilakukan sampai drum pembakaran penuh, setelah itu bahan yang ditambahkan terkarbonisasi drum ditutup tapi lubang kecil tetap dibiarkan terbuka. Setelah ada tanda-tanda asap putih kebiruan yang halus keluar dari lubang kecil penutup drum maka lubang tersebut ditutup rapat dan akhirnya drum dibiarkan sampai bahan terkarbonisasi penuh dikeluarkan dari drum pembakaran.

3. Metode Kiln Bata dan Beton

Kiln bata merupakan modifikasi dari model Thailand yang dirancang untuk kemudahan operasi dan kualitas arang yang dihasilkan. Dengan menggunakan dinding terbuat dari bata yang diplester atau kombinasinya dengan campuran pasir dan semen, maka kiln dapat dibuat dalam ukuran besar dan permanen sehingga bahan baku dapat terkontrol sehingga waktu proses lebih cepat serta menghasilkan arang dalam jumlah lebih banyak, seragam dan kualitas yang lebih baik. Perkembangan lanjut tipe ini mengarah pada variasi bentuk dinding, atap, bahan kontruksi, jumlah cerobong asap, lubang pengapian dan ukuran pintu pemasukan bahan baku.

Kiln terdiri atas ruang pembakaran, pintu pemasukan kayu, lubang pembakaran, lubang udara, lubang penguapan dan cerobong asap. Badan dan atap kiln terbuat dari bata, dengan ukuran diameter 2,2 m dan tinggi 1,6 m. Lubang pembakaran berjumlah 2 buah, lubang udara 6 buah, lubang penguapan 4 buah, cerobong asap 1 buah dan pintu pemasukan kayu 1 buah. Ukuran kayu berdiameter 10 – 25 cm dan panjang antara 25 – 50 cm, lama proses pengarangan dari saat pembakaran sampai arang dikeluarkan dari kiln adalah 2,5 hari (55 jam) atau seluruhnya memerlukan siklus waktu 6 – 7 hari.

Demikianlah artikel mengenai metode atau cara pembuatan arang, semoga bermanfaat