Produksi Arang untuk Bahan Baku Activated Carbon

Karakteristik arang dipengaruhi oleh bahan baku yang digunakan dan kondisi proses produksinya. Penggunaan arang untuk aplikasi atau industri tertentu juga mensyaratkan spesifikasi atau suatu karakteristik tertentu. Sebagai contoh arang yang digunakan untuk bahan bakar bisa berbeda kebutuhan spesifikasinya dengan spesifikasi arang untuk pertanian (biochar), maupun arang yang digunakan sebagai bahan baku activated carbon. Sejumlah parameter yang bisa diterima pada aplikasi tertentu, bisa tidak diterima pada aplikasi lainnya.

Produk arang yang digunakan untuk bahan baku produksi activated carbon demikian juga. Parameter berupa fixed carbon tinggi (~80%), kekerasan (hardness) yang tinggi, ash content rendah (~3%) serta volatile matter rendah (<10%) menjadi prasyarat untuk spesifikasi atau kualitas arang sebagai bahan baku activated carbon. Sebagai perbandingan arang untuk pertanian (soil amendment) atau biasa disebut biochar memiliki rentang kualitas  atau spesifikasi yang luas, yakni  fixed carbon (FC) lebih rendah,  ash content lebih tinggi dan volatile matter juga lebih tinggi, khususnya pada biochar type agro menurut WBC, sedangkan biochar type premium menurut WBC kualitasnya lebih tinggi atau tertinggi dan bisa digunakan untuk berbagai keperluan. Sedangkan biochar type material menurut WBC kualitasnya paling rendah dengan penggunaan terutama industri-industri tertentu saja seperti semen, aspal, plastik, elektronik, dan bahan komposit atau  tidak bisa untuk pertanian, soil application dan consumer products.  

Bahan baku untuk produksi arang untuk produksi activated carbon karena mensyaratkan parameter lebih ketat, khususnya fixed carbon tinggi, ash content rendah dan kekerasan tinggi sehingga bahan baku yang sesuai untuk tujuan tersebut lebih terbatas atau tidak semua biomasa bisa digunakan untuk produksi arang untuk bahan baku activated carbon tersebut. Hal tersebutlah yang membuat tempurung kelapa menjadi bahan baku terbaik dan paling populer untuk produksi arang sebagai bahan baku activated carbon saat ini. Dan bahan baku cangkang sawit (khususnya dura) diperkirakan akan menjadi kandidat berikutnya. Ketersediaan cangkang sawit / palm kernel shell (PKS) yang melimpah menjadi daya tarik tersendiri. Tetapi memang dengan bahan baku arang cangkang sawit ini masih tersisa adanya bau minyak sawit, sehingga tantangan tersendiri bagi produsen activated carbon.  

Biochar Untuk Perkebunan Nilam

Indonesia terkenal dengan produsen berbagai minyak atsiri, diantaranya minyak nilam, minyak kayu putih, minyak daun cengkeh dan lain sebagainya. Penggunaan utama minyak atsiri terutama untuk bidang pangan, farmasi, wewangian (parfum). Potensi negeri ini untuk mengembangkan minyak atsiri sangat besar karena faktor iklim, luas lahan dan kesuburan tanahnya. Data statistik ekspor-impor dunia menunjukan bahwa konsumsi minyak atisiri dan turunannya naik sekitar 10% dari tahun ke tahun. Dari 70 jenis minyak atsiri yang diperdagangkan di pasar internasional minyak sereh wangi, nilam, akar wangi, kenanga, kayu putih, cengkeh, lada, dan minyak melati disuplai dari Indonesia. Indonesia merupakan negara terbesar di Asia Tenggara penghasil minyak atsiri dan masuk dalam 10 besar di dunia.

Dalam perdagangan internasional nilam dikenal sebagai patchouli. Sentra produksi nilam di Indonesia terdapat di Bengkulu, Sumatra Barat, dan Nangro Aceh Darussalam. Mutu minyak nilam Indonesia dikenal paling baik dan menguasai pangsa pasar 80-90% dunia atau pemasok minyak nilam terbesar di dunia . Minyak nilam ini berasal dari hasil penyulingan daun kering untuk diambil minyaknya yang banyak dimanfaatkan dalam berbagai kegiatan industri.  Minyak nilam digunakan sebagai fiksasif atau pengikat bahan-bahan pewangi lain dalam komposisi parfum dan kosmetik.  Luas areal penanaman nilam mencapai 21.716 ha yang tersebar di 11 propinsi di Indonesia, dan pada tahun 2008 dihasilkan minyak nilam sebesar 2.496 ton. 

Tanaman nilam yang umum dibudidayakan di Indonesia adalah nilam Aceh karena kadar minyak > 2% dan kualitas minyaknya PA>30% lebih tinggi daripada nilam Jawa yang kadar minyak <2%. Lebih lanjut dengan nilam Aceh yakni ada tiga varietas tanaman nilam yang terdapat di Aceh yaitu nilam Tapaktuan, nilam Lhokseumawe, nilam Sidikalang. Tingkat patchouli alcohol (PA) dari ketiga varietas tersebut beragam yaitu: Tapaktuan (28,69-35,90%), Lhokseumawe (29,11-34,46%), dan Sidikalang (30,21-35,20%). 

Produksi Minyak Nilam di Provinsi Sentra Tahun 2015-2020**)

Salah satu faktor yang menujang pertumbuhan tanaman dan berproduksi secara optimal adalah ketersediaan unsur hara dalam jumah cukup di tanah. Tingkat ketersediaan hara bagi tanaman nilam harus optimal untuk memperoleh pertumbuhan dan kadar minyak yang tinggi. Nilam dikenal sangat rakus terhadap unsur hara terutama nitrogen (N), pospor (P) dan kalium (K). Tanaman nilam termasuk yang membutuhkan unsur hara cukup banyak, agar produksi tetap berjalan optimal, pemberian pupuk dilakukan dengan sangat serius . Hal ini sehingga tingkat kesuburan tanah harus dijaga secara optimal apabila mengharapkan produksi pertanian nilam yang juga optimal. Oleh karena itu pada sistem budidaya nilam secara berpindah, akan terjadi penurunan kesuburan lahan yang sangat cepat sehingga akan merusak lahan tersebut. 

Nilam dapat dibudidayakan pada lahan kering, dengan demikian pengembangan tanaman nilam sangat relevan dengan potensi lahan kering yang cukup luas di Indonesia dibandingkan dengan lahan sawah. Bahkan lahan kering merupakan lahan sub-optimal yang paling luas sebarannya yaitu sekitar 122,1 juta ha yang terdiri dari lahan kering masam seluas 108,8 juta ha dan lahan kering iklim kering seluas 13,3 juta ha.  Pengembangan tanaman nilam memiliki tujuan ganda, selain meningkatkan pendapatan petani, juga meningkatkan produktivitas lahan kering yang banyak tersebar di Indonesia.

Untuk memperbaiki kualitas lahan yakni dengan aplikasi biochar. Aplikasi biochar pada lahan pertanian berfungsi sebagai pembenah tanah yang mampu memperbaiki sifat kimia tanah (pH, kapasitas tukar kation, N-total, P-tersedia dan Aldd), sifat fisik tanah (Bulk density, porositas dan kemampuan tanah memegang air). Perbaikan kualitas sifat kimia dan fisik tanah tersebut berdampak pada ketersediaan hara dan air melalui kemampuan biochar meretensi hara dan air. Pada akhirnya, penambahan biochar berimplikasi pada peningkatan produktivitas tanaman tanaman nilam. Ke depan, diharapkan dengan aplikasi biochar akan semakin luas lahan-lahan suboptimal dan lahan terdegradasi yang dapat dipulihkan dan ditingkatkan produktivitasnya.

Optimalisasi pemanfaatan lahan kering untuk budi daya tanaman pangan perlu diawali dengan upaya rehabilitasi lahan agar tanaman dapat berproduksi optimal.Pembenah tanah yang murah, mudah tersedia dan mampu bertahan lama dalam tanah diharapkan akan mampu memicu laju peningkatan produktivitas lahan kering. Potensi limbah pertanian untuk dikonversi menjadi pembenah tanah (biochar) di Indonesia cukup besar.Aplikasi biochar terbukti mampu meningkatkan kualitas sifat fisik dan kimia tanah, serta meningkatkan ketersediaan air. Produktivitas tanaman juga meningkat sejalan dengan terjadinya pemulihan kualitas lahan.

Biochar juga bisa ditambahkan pada saat pengomposan sehingga semakin banyak kandungan nitrogen (N) yang bisa terserap dalam biochar tersebut. Semakin tinggi nitrogen (N) maka kualitas komposnya juga akan semakin baik. N total merupakan salah satu yang termasuk kedalam unsur makro yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak, terhitung 1,5% dari berat kering tanaman. Nitrogen bermanfaat dalam pembentukan protein, penyusun dari klorofil tanaman, serta jika secara morfologi N berperan sebagai pembentukan daun dan batang tanaman atau pembentukan vegetatif tanaman. Fosfor merupakan unsur hara mutlak yang diperlukan oleh tanaman setelah nitrogen. Gejala defisien hara Fospor (P) terlihat seperti warna tanaman menjadi hijau gelap atau hijau keunguan yang kemudian diikuti dengan daun yang lebih tua berwarna keunguan. Penambahan biochar dan kompos tersebut selain menambah produktivitas daun nilam bahkan bisa meningkatkan rendemen minyak nilam dari rata-rata 2% naik menjadi 4% serta kadar patchouli alcohol minyak nilam dari rata-rata 32% naik menjadi 40%.   

Bioekonomi di Negeri Tropis “Surga Biomasa”

Indonesia diyakini sebagai negeri tropis surga biomasa sehingga hal ini perlu diterjemahkan dalam bentuk yang lebih konkrit sehingga bisa dipahami, dieksekusi sehingga terbukti dan bisa dimanfaatkan potensi tersebut secara optimal. Ada begitu besar potensinya yang semestinya untuk mendukung kesejahteraan rakyatnya. Diagram sederhana dibawah ini menggambarkan begitu banyak hal bisa dilakukan di negeri tropis “surga biomasa”. 

Faktor ketersediaan bahan baku adalah hal yang vital dan mutlak dilakukan supaya berbagai pengolahan biomasa tersebut bisa dilakukan dan berkelanjutan. Di lain sisi ada sangat banyak potensi lahan yang bisa dimanfaatkan untuk maksud tersebut yang jumlahnya mencapai puluhan juta hektar yakni lahan kritis / lahan marjinal, lahan kering dan lahan pasca tambang (tambang batubara, tambang timah, tambang nikel, tambang tembaga, tambang emas dan sebagainya). Lebih detail diperkirakan bahwa untuk lahan kritis / marjinal mencapai 24,3 juta hektar (Times Indonesia, 2017  sedangkan lahan kering mencapai 122,1 juta ha yang terdiri dari lahan kering masam seluas 108,8 juta ha dan lahan kering iklim kering seluas 13,3 juta ha dan lahan rusak pasca tambang mencapai 8 juta hektar. Kebun energi atau kebun biomasa perlu dibuat di area lahan-lahan tersebut bahkan bisa juga untuk berbagai tanaman pangan. Bahkan untuk saat ini ada yang spesies tanaman yang hanya bisa ekonomis di lahan-lahan tersebut.

Kebun energi maupun kebun biomasa tersebut bisa ditanami dengan berbagai tanaman yang mendukung bioekonomi berkelanjutan yang sejalan dengan dekarbonisasi antara lain kaliandra, gliricidia, bambu, nyamplung, kelapa bahkan sawit, termasuk juga tanaman pangan seperti padi, jagung dan kedelai. Pemilihan spesies tanaman akan disesuaikan dengan produk yang akan dibuat,  kondisi lahan, serta kesiapan teknologi dan bisnisnya. 

Sedangkan limbah biomasa yang saat ini sudah dihasilkan setiap tahun terutama dari sektor pertanian dan kehutanan yang jumlahnya juga mencapai jutaan ton bisa dioptimalkan sehingga selain akan mengurangi atau menghindari terjadinya pencemaran lingkungan juga akan memberi nilai tambah ekonomi, manfaat lingkungan dan sosial. Pemanfaatan biomasa tersebut baik dari limbah-limbah pertanian dan kehutanan ataupu dari kebun energi maupun kebun biomasa tersebut akan menjadi aktivitas bioekomi yang berkelanjutan dan sejalan dengan trend dekarbonisasi global yang sejalan dengan solusi iklim.