BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peningkatan konsumsi energi dari tahun ke tahun semakin meningkat. Fakta

bahwa bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama dan keberadaannya yang tidak

dapat diperbaharui mendorong banyak peneliti untuk melakukan riset tentang bahan-

bahan alam tertentu yang dapat menggantikan fungsi dari bahan bakar fosil. Bahan-

bahan alam tersebut salah satunya adalah biomassa. Biomassa banyak digunakan

sebagai alternatif pengganti bahan bakar fosil karena keberadaannya yang melimpah

dialam sehingga menjamin ketersediaannya. Biomassa juga ramah bagi lingkungan.

Berdasarkan studi yang dilakukan (Perlack et al., 2005), sektor pertanian dapat

menyediakan hampir satu milyar ton biomassa kering, dimana bagian terbesar dari

biomassa yang tersedia yaitu sebesar 450 juta ton berasal dari limbah pertanian

seperti tongkol jagung, tangkai gandum, kulit kedelai, dan jerami padi.

Salah satu biomassa yang dapat digunakan sebagai alternatif pengganti bahan

bakar fosil adalah tongkol jagung dan serbuk gergaji. Kedua bahan ini merupakan

limbah yang tidak lagi digunakan. Tongkol jagung merupakan biomassa yang dapat

berperan sebagai sumber energi termal yang melimpah serta dapat digunakan untuk

memproduksi panas, energi, bahan bakar, dan juga bahan kimia (Campo, 2010).

Indonesia merupakan negara agraris dimana sebagian wilayahnya adalah pertanian

dan penghasil biomassa yang cukup besar. Menurut Badan Pusat Statistik (2015),

Indonesia memiliki luas lahan panen jagung sebesar 3.859.630 hektar pada tahun

1

2

2015. Badan Pusat Statistik juga menyebutkan bahwa produksi jagung pada tahun

2015 sebesar 19,83 juta ton atau naik 4,33 persen dibandingkan dengan produksi pada

tahun 2014. Kenaikan produksi ini disebabkan oleh naiknya produktivitas. Dari berat

jagung tersebut, 30%-nya adalah tongkol jagung sebagai limbah. Keberadaan limbah

tongkol jagung ini melimpah dan kontinyu paska panen. Dari data produksi Badan

Pusat Statistik, diperkirakan limbah tongkol jagung yang dihasilkan di Indonesia

sekitar 5,7 juta ton/tahun. Sebagian besar limbah tongkol jagung tersebut tidak

dimanfaatkan dan hanya dibuang atau dibakar. Disisi lain, Indonesia merupakan salah

satu negara penghasil kayu gergaji terbesar di dunia. Produksi total kayu gergaji

mencapai 2,6 juta m3 per tahun dengan asumsi bahwa jumlah limbah yang terbentuk

54,24 persen dari produksi total, sehingga akan dihasilkan limbah serbuk gergaji kayu

sebanyak 1,4 juta m3 per tahun (Gustan,2002). Serbuk gergaji merupakan limbah

biomassa yang sudah mulai dimanfaatkan sebagai bahan untuk biofuel. Meskipun

demikian, sering dijumpai limbah penggergajian kayu yang ditimbun dan dibuang

sembarangan ke aliran sungai atau dibuang langsung (Billah, 2009). Oleh sebab itu,

limbah tongkol jagung dan serbuk gergaji bersifat potensial sebagai biomassa

alternatif pengganti bahan bakar fosil.

Berbagai proses untuk mengkonversi biomassa menjadi sumber energi sudah

banyak dilakukan. Proses-proses tersebut dapat dikategorikan menjadi dua proses

umum yaitu dengan menggunakan proses thermo-kimia dan proses biologi

(Yuliansyah, 2010). Hydrothermal treatment merupakan proses thermo-kimia yang

pada saat ini sedang menjadi banyak perhatian.

3

1.2 Keaslian Penelitian

Penggunaan biomassa tongkol jagung sebagai bahan bakar alternatif telah banyak

dilakukan. Surono (2010) telah melakukan peningkatan kualitas pembakaran

biomassa tongkol jagung sebagai bahan bakar alternatif dengan proses karbonisasi

dan pembriketan. Chin dan Shiddiqui (2000) juga melakukan penelitian dengan bahan

briket dari serbuk gergaji kayu, sekam padi, kulit kacang, tempurung kelapa, dan

cangkang sawit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa besarnya tekanan pembriketan

akan mempengaruhi densitas, kekuatan geser dan laju pembakaran briket. Semakin

tinggi tekanan pembriketan densitas dan kekuatan geser briket akan naik sedangkan

laju pembakarannya akan turun. Proses pembriketan dilakukan melalui tiga tahap,

yaitu pengeringan (drying), devolatilisasi (devolatilization), dan pembakaran arang

(char combustion).

Melalui proses hydrothermal treatment, pemanfaatan biomassa tongkol jagung

untuk produksi asam laktat telah dilakukan. Sanchez (2012) kemudian menggunakan

asam laktat ini sebagai polimer biodegradable, pelarut, dan zat aditif pada produksi

pangan tertentu. Tongkol jagung diproses dengan menggunakan metode hydrothermal

treatment untuk mengubah selulosa dan hemiselulosa menjadi glukosa yang

kemudian didekomposisi kembali menjadi produk lainnya seperti aldehid dan keton,

serta asam organik lainnya seperti asam laktat, asam asetat dan asam akrilat. Proses

tersebut dilakukan dengan tekanan maksimal sebesar 200 bar dan rentang temperatur

diantara 100-350oC.

4

Penelitian terdahulu mengenai proses konversi biomassa serbuk gergaji menjadi

sumber bahan bakar alternatif dengan menggunakan hydrothermal treatment belum

pernah dilakukan. Namun, pada tahun 2009, Sinag telah melakukan studi

perbandingan produk intermediet dari hydrothermal treatment biomassa serbuk

gergaji dan selulosa. Sinag melakukan studi membandingkan biomassa serbuk gergaji

dan selulosa dengan tujuan untuk mengetahui efek katalitik dari senyawa anorganik

yang terdapat pada serbuk gergaji seperti garam, logam, dan mineral terhadap

distribusi produk.

Pada penelitian lain, Yuliansyah dkk. (2010) melakukan produksi bahan bakar

padat dari limbah agrikultural industri minyak sawit dengan hydrothermal treatment.

Proses hydrothermal treatment dilakukan pada suhu 200-350oC dengan waktu 30

menit serta kecepatan pemanasan 6,6oC/menit. Slurry yang terdiri dari 300 mL air dan

30 g limbah dimasukkan dalam autoclave kemudian ditekan hingga 2 MPa dan

dengan kecepatan pengadukan 200 rpm. Hasil dari penelitian tersebut adalah bahwa

diperkirakan 35-65 wt% dari bahan baku biomassa dapat diubah menjadi bahan bakar

padat dengan nilai kalor lebih tinggi dari 29,7 MJ/kg.

Penelusuran pustaka dari penelitian-penelitian terdahulu, diketahui bahwa studi

mengenai pengaruh temperatur dan heating rate terhadap kualitas bahan bakar padat

pada hydrothermal treatment biomassa tongkol jagung dan serbuk gergaji belum

pernah dievalusi sebelumnya.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

5

1. Mengevaluasi pengaruh temperatur pada karakteristik hydrochar yang dihasilkan

dari proses hydrothermal treatment biomassa serbuk gergaji dan tongkol jagung.

2. Mengevaluasi pengaruh kenaikan heating rate pada karakteristik hydrochar yang

dihasilkan dari proses hydrothermal treatment biomassa serbuk gergaji dan

tongkol jagung.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan pada aplikasinya dapat memberikan manfaat kepada

masyarakat dan pelaku industri untuk:

1. Memanfaatkan limbah tongkol jagung dan serbuk gergaji sebagai sumber bahan

bakar alternatif

2. Mengurangi penumpukan limbah tongkol jagung di perkebunan dan serbuk gergaji

di berbagai kegiatan industri berbasis kayu.

3. Menaikkan nilai ekonomi limbah tongkol jagung dan serbuk gergaji

4. Menghemat biaya penggunaan bahan bakar di lingkup rumahtangga maupun

lingkup industri.