Evaluasi Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis Biochar Bambu Betung (Dendrocalamus asper)
Andi Asmunandar 1* , Fadjar Goembira 2 , Slamet Raharjo 3 , Rati Yuliarningsih 4
1,2,3,4 Program Studi Magister Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Universitas Andalas, Padang, Indonesia * Koresponden email : andiasmunandar@gmail.com Diterima: 11 Desember 2022 Disetujui: 23 Desember 2022

## Abstract
The  energy  security  crisis  and  environmental  pollution  from  the  excessive  use  of  fossil  fuels  are contributing to the urgent search for renewable energy resources. The crisis of shortage of fossil fuels is anticipated  by  using  alternative  fuels  derived  from  renewable  biomass.  In  Sawahlunto  Sumatera  Barat province, there is one biomass potential, namely Betung Bamboo (Dendrocalamus asper) which is used as an energy generator from former mining pits. This study aims to evaluate the pyrolysis biochar from Betung Bamboo with optimum temperature and time. In the biochar process, the decomposition of organic matter produces  solid  materials  in  the  form  of  activated  charcoal,  gases  and  vapors  and  aerosols.  Research  to determine the optimum conditions for making biochar from Betung Bamboo has a temperature variable of 400, 500, 600, 700 and 800 o C and a time variable of 30, 45 and 60 minutes. The results of carbonization were analyzed for calorific value, volatile matter content, bound carbon content, moisture content and ash content. bound carbon content The results showed that the best parameters were obtained at 600 o C and 30 minutes, calorific value 7100 cal/g, moisture content value 4.7%, ash content value 5.73%, volatile matter content. content value of 4.7% and bonded carbon value of 78.09%. All of these parameter results meet the quality standard values of SNI 01-6235-2000, which indicates that Bambu Betung biochar has the potential to be used as a renewable alternative fuel.
Keywords: bamboo, energy plant, carbonization, biochar, pyrolysis

## Abstrak
Krisis keamanan energi dan pencemaran lingkungan dari penggunaan bahan bakar fosil yang berlebihan berkontribusi  pada  pencarian  sumber  daya  energi  terbarukan  yang  mendesak.  Krisis  kekurangan  bahan bakar  fosil  diantisipasi  dengan  menggunakan  bahan  bakar  alternatif  yang  bersumber  dari  biomassa terbarukan.  Di  Sawahlunto  Sumatera  Barat,  terdapat  satu  potensi  biomassa  yaitu  Bambu  Betung ( Dendrocalamus asper ) yang dimanfaatkan sebagai pembangkit energi bekas lubang tambang. Penelitian ini  bertujuan  untuk  mengevaluasi  biochar  dari  Bambu  Betung  hasil  pirolisis  dengan  suhu  dan  waktu optimum. Pada proses biochar, dekomposisi bahan organik menghasilkan bahan padat berupa arang aktif, gas dan uap serta aerosol. Penelitian untuk menentukan kondisi optimum pembuatan biochar dari Bambu Betung memiliki variabel suhu 400, 500, 600, 700  dan 800 o C dan variabel waktu 30, 45 dan 60 menit. Hasil karbonisasi dianalisis nilai kalor, kadar zat  terbang, kadar karbon terikat, kadar air  dan kadar abu. kadar karbon terikat Hasil penelitian menunjukkan bahwa parameter terbaik diperoleh pada suhu 600 o C dan waktu 30 menit, nilai kalor 7100 kal/g, nilai kadar air 4,7%, nilai kadar abu 5,73%, kadar zat terbang. nilai  kandungan  4,7%  dan  nilai  karbon  terikat  78,09%.  Semua  hasil  parameter  tersebut  memenuhi  nilai baku  mutu  SNI  01-6235-2000,  yang  menunjukkan  bahwa  biochar  Bambu  Betung  berpotensi  untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif terbarukan.
Kata Kunci: bambu, pabrik energi, karbonisasi, biochar, pirolisis

## 1. Pendahuluan
Sumber daya bahan bakar fosil pada akhirnya lama kelamaan akan habis sedangkan harga minyak mentah internasional dari tahun ketahun semakin meningkat. Konsumsi bahan bakar fosil yang berlebihan juga membuat masalah lingkungan seperti perubahan iklim dan pemanasan global. Oleh karena itu, banyak negara secara aktif mencari sumber energi alternatif. Biomassa merupakan alternatif yang baik yang dapat mengurangi dampak krisis energi dan masalah lingkungan karena karbon dioksida (CO 2 ) yang dilepaskan selama pemanfaatan biomassa ini merupakan bagian integral dari siklus karbon, sehingga dianggap sebagai jenis  bahan  bakar  karbon  netral.  Posisi  kota  Sawahlunto  secara  geografis  terletak  pada  100°41’59”  – 100°49’60” Bujur Timur dan 00°33’40” – 00°48’33” Lintang Selatan. Total luas wilayah sebesar 273,45 km 2 .  Selama  masa  pemerintahan  Hindia  Belanda,  sebutan  kota  Sawalunto  lebih  dikenal  sebagai  kota
tambang batu bara. Revegetasi lahan bekas tambang di Sawahlunto adalah upaya mereklamasi lahan supaya lahan dapat tertutup kembali oleh vegetasi dan tidak mudah tererosi oleh air hujan.
Sesuai dengan peraturan yang dikeluarkan Menteri ESDM Republik Indonesia Nomor 7 Tahun 2014 dan  Peraturan  Pemerintah  Nomor  78  Tahun  2010,  menjelaskan  bahwa  area  bekas  pertambangan  harus melakukan  kegiatan  reklamasi  paska  penambangan  yang  bertujuan  untuk  mengembalikan  kondisi  atau keadaan lahan yang dilakukan penambangan sesuai dengan peruntukannya. Di sekitar daerah Sawahlunto, terdapat  salah  satu  potensi  tanaman  yang  cocok  ditanam  sebagai  tanaman  reklamasi  dan  juga  dapat digunakan menjadi biomassa sebagai bahan bakar energi terbarukan yaitu Bambu Betung. Bambu Betung ( Dendrocalamus  Asper )  merupakan  sejenis  tanaman  bambu  yang  mempunyai  ciri-ciri  ukuran  lingkar batang yang besar dan dimasukkan kedalam kategori suku rumput-rumputan ( gramineae ) dengan gugusan berbentuk rumpun ( sympodial ) dan berkelompok-kelompok dalam satu rumpun.
Gambar 1. Bambu Betung Sumber : [1]
Bambu merupakan jenis tanaman yang pertumbuhannya cepat, mudah dipelihara, dan diperbaharui, sehingga  lebih  ramah  lingkungan  ( environmentally  friendly ).  Komposisi  kimia  Bambu  Betung  dari penelitian  sebelumnya  meliputi  kadar  selulosa,  lignin,  silika,  pentosan,  dan  abu.  Kadar  selulosa  yang terkandung  dalam  bambu  berkisar  antara  42,4  –  53,6%,  dengan  kandungan  lignin  antara  19,8  –  26,6%, kadar abu 1,24 – 3,77%, kandungan pentosan 1,24 – 3,77%, dan serta kandungan silika 0,1 – 1.78% [2]. Potensi yang diperoleh dengan pemberdayaan kebun bambu dapat mencegah potensi terjadinya longsor, bencana  banjir, dan  erosi  tanah. Kemudian  ada  peluang untuk  mengembangkan  beberapa  keunggulan di bidang  sosial  budaya,  yaitu  potensi  manusia  sebagai  pengelola  bambu  lestari.  Selain  itu,  bambu  juga memiliki keunggulan besar dalam bidang ekonomi. Meskipun harga jualnya masih relatif rendah, namun sebagai  produk  turunan  dapat  mendatangkan  nilai  ekonomi  yang  tinggi  jika  dikelola  dan  dimanfaatkan secara  berkelanjutan  [3].  Selain  beberapa  hal  tersebut,  sebagai  hutan  tanaman  industri,  Bambu  Betung sebagai salah satu jenis biomassa padat ini dapat dibakar langsung untuk panas dan energi listrik [4].
Gambar 2 . Konversi termal biomassa Sumber: [5]
Pirolisis merupakan suatu proses untuk mendekomposisi bahan bakar biomassa secara termal. Proses pirolisi  berlangsung  pada  temperatur  moderat,  dimana  proses  pemanasan  biomassa  terjadi  dengan  cepat tanpa menggunakan oksigen. Hasil dari proses ini terdiri dari senyawa gas, campuran cairan terkondensasi
(bio-oil),  serta  biochar  [6].  Alur  proses  konversi  thermal  berbahan  biomassa  beserta  produk  hasil turunannya dapat dilihat pada Gambar 2 .
Pirolisis adalah proses pembakaran yang menggunakan sedikit atau tanpa udara. Produk pembakaran pirolitik  adalah  arang  dan  asap  cair.  Reaksi  yang  terjadi  dalam  suatu  proses  pirolisis  dapat  dinyatakan dengan persamaan berikut:
CxHyOz → Arang + Cairan + Gas + H 2 O ……..(1)
Biochar merupakan produk padatan yang dihasilkan dari proses pirolisis biomassa, yang merupakan salah  satu  teknologi  yang  saat  ini  tersedia  sebagai  proses  untuk  menghasilkan  bioenergi.  Berdasarkan struktur molekulnya, secara kimiawi dan biologis bentuk bio-char dinilai lebih stabil dibandingkan dengan bentuk karbon asli bahan raw material yang digunakan sebagai pembentuk bio-char. Hal ini menunjukkan sulitnya mengubah biochar kembali menjadi CO 2 . Biochar berperan penting dalam pembentukan senyawa Hidrokarbon Polisiklik Aromatik (PAH) selama berlangsungnya proses pirolisis terutama yang terjadi pada saat temperatur rendah [7].
Arang  bambu  merupakan  produk  padatan  (solid)  yang  menggunakan  bahan  baku  bambu,  dan dihasilkan  setelah  melalui  proses  pirolisis  dibawah  temperatur  tinggi.  Untuk  memperoleh  produk  arang yang baik sangat ditentukan oleh kandungan kadar air, ukuran bahan baku, temperatur, waktu tinggal, jenis biomassa, dan tipe pirolisis [8]. Oleh karenanya, akan dilakukan evaluasi terhadap pengaruh dari temperatur optimum  dan  waktu  tinggal  ( detention  time )  yang  diberlakukan  pada  temperatur  tersebut.  Parameter- parameter  ini,  bersama  dengan  parameter  lainnya  seperti  jenis  biomassa  yang  digunakan,  juga mempengaruhi jumlah dan jenis volatil yang dihasilkan selama terjadinya proses pirolisis [9].

## 2. Metode Penelitian
Sebagai bahan baku utama, yaitu Bambu Betung yang digunakan pada penelitian ini adalah Bambu Betung yang tumbuh disekitar Kota Sawahlunto, Sumatera Barat. Bambu Betung ini dicacah dengan ukuran ±  3cm, kemudian  dijemur  selama  3 hari  dengan kondisi  cuaca  cerah.  Untuk  memperoleh hasil  bioarang yang optimal perlu mempertimbangan, antara lain kandungan air dalam bambu; banyaknya air terkandung pada  Bambu  Betung  akan  mempengaruhi  lamanya proses  pengarangan.  Apabila  bambu yang  digunakan mengandung kadar air cukup  tinggi, maka perlu dilakukan proses pengeringan awal dengan penjemuran dibawah paparan matahari. Selanjutnya bahan baku yang sudah di dikeringkan diambil cuplikan sampelnya sebanyak ± 15 gram, selanjutnya dimasukkan kedalam cawan porselen dan di bakar di dalam furnace seperti pada Gambar  3 dan  diberikan  perlakuan  variasi  sesuai  dengan  desain  variabel  yang  direncanakan penelitian ini. Hasil sampel yang dikeluarkan dari furnace kemudian didinginkan didalam desikator selama 30 menit  lalu  segera  dilakukan  analisis  terhadap  kandungan  kadar  air,  analisis  kadar  abu,  analisis  kadar volatile matter dan analisis nilai kalor. Untuk analisis hasil percobaan ini dilakukan dengan menggunakan alat moisture analyzer dan bom kalorimeter. Variasi yang dilakukan dalam percobaan ini adalah kombinasi pada waktu pirolisisi 30, 45 dan 60 menit dengan temperatur 400, 500, 600, 700 dan 800 o C.
Gambar 3 .  Proses Pirolisis Bioarang Sumber: Foto penelitian, 2022

## Analisis

## Perhitungan Kadar Air
Pengujian kadar air ini menggunakan ASTM 3173-17 Moisture in the Analysis Sample of Coal and Coke . Cara Kerja:
1. Sampel uji disiapkan sebanyak 5 gram;
2. Sample uji kemudian dimasukkan ke dalam dish moisture balance ;
3. Alat moisture balance kemudian ditutup dan dimulai proses analisis kadar air;
4. Alat akan langsung menghitung kadar air pada sample uji dan menampilkan nilainya pada layar.
Penjemuran Bahan Baku
Proses Pirolisis Bioarang
Perhitungan Kadar Volatile Matter
% VM = 𝑚2−𝑚3 𝑚2−𝑚1 𝑥 100% − % 𝐼𝑛ℎ𝑒𝑟𝑒𝑛𝑡 𝑚𝑜𝑖𝑠𝑡𝑢𝑟𝑒
.........(2)
Dimana: m 1 = massa krus kosong + tutup cawan m 2 = massa krus + tutup cawan + contoh sebelum dipanaskan m 3 = massa krus + tutup cawan + contoh setelah dipanaskan

## Perhitungan Kadar Abu
% abu = 𝑚3−𝑚1 𝑚2−𝑚1 𝑥 100 % ......... (3) Dimana:
m 1 = massa cawan porselen + tutupnya m 2 = massa cawan porselen + tutup cawan + contoh sebelum dipanaskan m 3 = massa cawan porselen + tutup cawan + abu setelah dipanaskan Perhitungan karbon terikat FC = 100% – (% M + % Ash + % VM) ......... (4)
Dimana: % Ash  = Kadar Abu % M = Kadar Air % VM  = Volatile Matter.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Proses peng-arangan atau pirolisis di klasifikasikan menjadi empat tahapan yaitu:
1. Tahapan pertama adalah terjadinya proses pelepasan kadar air pada temperatur 100 - 105°C;
2. Tahapan kedua terjadi proses penguraian senyawa hemiselulosa dan senyawa selulosa pada temperatur 200 - 240°C yang terkonversi jadi larutan senyawa piroglinat;
3. Tahapan ketiga adalah terjadinya proses depolimerasi dan proses pemutusan ikatan pada rantai C - O dan C - C yang terjadi pada temperatur 240-400°C. Selain itu senyawa lignin akan mulai diuraikan dan diubah menjadi ter;
4. Tahapan  keempat  terjadi  pembentukan  lapisan  senyawa  aromatik  pada  temperatur  diatas  400°C dan pada  saat  bersamaan  penguraian  senyawa  lignin  masih  terus  terjadi  sehingga  temperatur  mencapai 500°C,  sedangkan pada  saat  temperatur  mencapai  diatas  600°C, proses  pembesaran  luas  permukaan pada arang yang terbentuk. Kemudian dilanjutkan dengan pemurnian arang atau aktifasi arang menjadi arang aktif terjadi pada temperatur antara 500 sampai 1000°C [10].

## 3.1. Mutu Bioarang
Hasil penelitian yang telah dilakukan akan dibandingkan dengan baku mutu bioarang  SNI No 01/ 6235/ 2000, yang disajikan pada Tabel 1 .
Tabel 1 . Hasil analisis biochar dengan variasi temperatur dan waktu
SNI 01- 6235-2000 Temperatur  Waktu  Kadar Air Volatile Matter Kadar Abu Karbon terikat Nilai Kalor ̊C Menit % % % % kal/g Baku Mutu - - Maks 8 Maks 15 Maks 8 - Min 5000 1 400 30 2.73 20.86 9.05 67.35 6472 2 45 2.00 18.46 8.61 70.93 6591 3 60 2.82 20.47 8.59 68.12 6674 4 500 30 2.97 13.78 8.72 74.53 6564 5 45 2.45 9.83 10.07 77.65 6959 6 60 2.28 9.91 10.41 77.40 6982 7 600 30 4.70 4.70 5.73 84.87 7100 8 45 4.48 4.48 5.54 85.50 7009 9 60 4.82 4.51 5.62 85.05 6990 10 700 30 3.14 8.96 4.13 83.77 6712 11 45 4.01 11.21 4.10 80.68 6745 12 60 3.03 13.01 4.10 79.86 6809
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 SNI 01- 6235-2000 Temperatur  Waktu  Kadar Air Volatile Matter Kadar Abu Karbon terikat Nilai Kalor ̊C Menit % % % % kal/g Baku Mutu - - Maks 8 Maks 15 Maks 8 - Min 5000 13 800 30 5.28 8.81 4.90 81.01 6682 14 45 3.98 12.14 7.17 76.71 6505 15 60 4.36 9.29 6.74 79.61 6498 Sumber: Hasil penelitian, 2022
Berdasarkan Tabel 1 , pada Temperatur 400 o C, nilai volatile matter dan kadar abu masih diluar baku mutu, sedangkan untuk temperatur 500 o C, kadar abu masih diluar baku mutu. Namun, untuk nilai kalor, semua nya masuk kedalam baku mutu.

## 3.2. Pengaruh Waktu Tinggal dan Temperatur Terhadap Kadar Air dari Bioarang
Kadar air merupakan banyaknya jumlah air yang terkandung dalam suatu bahan. Nilai kadar air suatu bahan biasanya berbanding terbalik dengan nilai kalornya, sehingga nilai kalor biasanya akan meningkat seiring dengan penurunan kadar air bahan [11].
Gambar 4 . Hubungan antara temperatur dan waktu terhadap kadar air bioarang Bambu Betung Sumber: Hasil penelitian, 2022
Berdasarkan Gambar 4 nilai kadar air cenderung meningkat seiring dengan kenaikkan temperatur. Korelasi antara temperatur dan waktu terhadap kadar air berkisar r 2 = 0,8754 – 0,9289 yang menunjukkan terdapat hubungan atau korelasi yang positif dan sangat tinggi antara temperatur dan waktu terhadap kadar air  [12].  Semakin  lama  proses  pirolisis  yang  dilakukan,  maka  kadar  air  yang  dihasilkan  seharusnya mengalami penurunan, namun pada percobaan ini didapatkan hasil sebaliknya. Hal  ini dapat dipengaruhi oleh banyaknya kandungan uap air yang terkandung pada udara ambien, lamanya proses pendinginan yang dilakukan,  serta  sifat  higroskopisitas  dari  Bambu  Betung  tersebut.  Oleh  karena  pori-pori  arang  menjadi lebih terbuka, sehingga ketika produk arang dipindahkan dari tungku ke desikator dan alat timbang, arang menyerap uap air dalam jumlah besar karena kontak langsung antara arang higroskopis dengan udara [13].
Hasil  penelitian  ini  jika  dibandingkan  dengan  hasil  penelitian  sebelumnya,  sesuai  dengan  yang dilakukan Hendawy [14], yang mendapatkan hasil meningkatnya total luas permukaan dan volume pori- pori  pada  struktur biochar tongkol  jagung  yang  disebabkan  oleh  semakin  lamanya  waktu  pirolisis dilakukan.  Meskipun kadar  air  yang  diperoleh  meningkat  di  beberapa  titik  pengambilan  sampel,  namun rata-rata kadar air hutan bambu yang diperoleh sesuai dengan kadar air  SNI mengenai arang yaitu maks 8%.
3.3. Pengaruh Waktu Tinggal dan Temperatur terhadap Volatile Matter (VM) Bioarang
Volatile  Matter (VM)  atau  disebut  zat  terbang  merupakan  zat  aktif  yang  terkandung dalam  bahan bakar  yang menghasilkan  energi  pada  saat  terbakar  dan  terbebaskan  pada  kondisi  temperatur  tinggi dan biasanya akan mempercepat proses pembakaran serta tidak tergantung pada keberadaan oksigen (misalnya CxHy, H 2 , SOx, dan sebagainya).
R² = 0,9105 R² = 0,9289 R² = 0,8754 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 400 500 600 700 800 K ada r A ir ( % ) Temperatur (oC)
30 menit 45 menit 60 menit Linear (30 menit) Linear (45 menit) Linear (60 menit)
Gambar 5. Hubungan antara temperatur dan waktu terhadap volatile matter bioarang Bambu Betung Sumber: Hasil penelitian, 2022
Kandungan  zat  terbang  dalam  bioarang  akan  terpengaruh  dengan  komposisi  kimia  bahan  baku diantaranya kareana terdapat zat ekstraktif yang terkandung dalam bahan baku yang digunakan. Penetapan kadar zat terbang bertujuan untuk mengetahui senyawa yang terkandung dalam suatu bahan yang belum mengalami penguapan pada saat mengalami proses pirolisis akan tetapi menguap pada temperatur 950°C [15]. Pada temperatur 400 - 600°C (Gambar 5) terlihat kadar VM semakin menurun dengan bertambahnya temperatur  pirolisis.  Namun  pada  temperatur  700  –  800°C  kadar  VM  yang  dihasilkan  akan  semakin meningkat.  Hasil  penelitian  serupa  juga  diperoleh  [16]  dengan  menggunakan  kulit  biji  Nyamplung.  Ini dimungkinkan  oleh  interaksi  karbon  dan  udara,  sehingga  meningkatkan  jumlah  volatil  [17].  Kadar  VM bioarang untuk Temperatur 400 o C melebihi SNI arang yang ditetapkan maks 15%.
Hal  ini  disebabkan  adanya  kontak  arang  dengan  udara,  sehingga  menghasilkan  tingkat  volatilitas yang  lebih  tinggi.  Kadar  nilai  VM  juga  memberikan  pengaruh  penting  dalam  menentuakan  nilai  kalori, yang membuat senyawa lebih reaktif dan mencapai yang lebih baik sifat pengapian dan pembakaran [18]. Pada Gambar 5 menunjukkan korelasi antara temperatur dan waktu terhadap volatile matter berkisar r 2 = 0,458 – 0,6142 yang menunjukkan terdapat hubungan atau korelasi yang positif dan sedang (t= 30 menit; 60 menit) serta tinggi (t = 45 menit) antara temperatur dan waktu dengan volatile matter [12].

## 3.4. Pengaruh Waktu Tinggal dan Temperatur terhadap Kadar Abu Bioarang
Kadar  abu  merupakan  bahan  anorganik  yang  tidak  terbakar  dalam  proses  pirolisis  karena  tidak memiliki unsur karbon dan hanya terdiri dari mineral yang disisakan saat pembakaran. Tergantung pada jenis dan bahan baku biomassa yang digunakan serta tipe teknologi pirolisis (suhu dan waktu pemrosesan yang bervariasi), akan menyebakan kandungan abu yang bervariasi pada hasil biochar. Secara umum, nilai kadar abu akan berbanding lurus dengan waktu dan suhu pirolisis. Kandungan abu yang tinggi pada biochar akan  mempengaruhi  kualitas  biochar  karena  akan  menyebabkan  berkurangnya  luas  permukaan  biochar yang disebabkan oleh mineral-mineral kandungan abu tersebut menyumbat pori-pori biochar [19].
Parameter ini sangat berguna dalam menentukan efisiensi proses pirolisis. Semakin tinggi kadar abu material, semakin besar dampak kotoran, keausan, dan korosi pada peralatan yang dilalui. Untuk pengujian nilai kadar abu, kandungan oksida logam yang terkandung dalam arang juga harus diukur. Semakin tinggi suhu dan waktu dekomposisi termal,  maka semakin rendah kadar abu [15].
Kadar abu juga memberikan pengaruh terhadap nilai kalori dan kandungan karbon. Semakin kecil kandungan kadar abu suatu material, maka akan menyebabkan bertambah besar nilai kalor dan kandungan karbon  nya.  Hal  ini  disebabkan  dengan  meningkatnya  luas  permukaan  arang  dengan  ditingkatkannya temperatur pirolisis [8].
R² = 0,458 R² = 0,6142 R² = 0,5318 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 400 500 600 700 800 V o la ti le M att er ( % ) Temperatur  (oC) 30 menit 45 menit 60 menit
Linear (30 menit) Linear (45 menit) Linear (60 menit)
Gambar 6 . Hubungan antara temperatur dan waktu terhadap kadar abu bioarang Bambu Betung Sumber: Hasil penelitian, 2022
Gambar 6 menunjukkan bahwa kadar abu menurun seiring dengan kenaikkan temperatur, namun pada  temperatur  800 o C,  pada  waktu  45  dan  60  menit  kadar  abu  kembali  meningkat.  Namun  untuk temperatur 500 o C waktu 45 dan 60 menit, nilai kadar air melebihi baku mutu SNI. Sehingga korelasi antara temperatur  dan  waktu  terhadap  kadar  abu  berkisar  r 2 =  0,3474  –  0,8266  yang  menunjukkan terjadinya hubungan atau terdapat korelasi yang positif dan sangat rendah  (t = 45 menit), sedang (t = 60 menit) dan sangat tinggi ( t =  30 menit) antara temperatur dan waktu tinggal terhadap kandungan kadar abu [12].

## 3.5. Pengaruh Waktu Tinggal dan Temperatur terhadap Nilai Karbon Terikat Bioarang
Karbon terikat merupakan kandungan unsur karbon dalam bahan bakar, namun tidak terikat dengan unsur-unsur lain atau disebut juga dengan kadar karbon murni yang terkandung dalam arang ni. Kandungan karbon terikat dapat menggambarkan nilai kalor yang dimiliki suatu bahan. Kadar karbon terikat memiliki pengertian berbeda jika dibandingkan dengan kadar unsur karbon (C) yang diperoleh dari hasil pengujian ultimat  suatu  bahan,  karena  di  dalam  hasil  pengujian  ultimat  sebagian  karbon yang berikatan  berbentuk senyawa volatil hidrokarbon [19].
Temperatur  tinggi  bahan  bakar  yang  terpapar  dalam  proses  pirolisis  memiliki  dampak  yang signifikan terhadap kualitas arang yang dihasilkan, termasuk terhadap kandungan karbon. Penentuan nilai kadar  karbon  terikat  juga  dimaksudkan untuk  mengetahui  kadar kandungan  karbon  yang  terdapat  dalam arang  setelah  melalui  proses  pirolisis.  Pada Gambar  7 ,  Semakin  tinggi  temperatur  dan  waktu  pirolisis, semakin  banyak karbon  yang  terikat.  Semakin  tinggi  waktu  tinggal dan  temperatur  pirolisis,  maka  akan menyebabkan  proses  pembentukan  biochar  menjadi  lebih  cepat,  hal  ini  disebabkan  karena  proses penguraian yang terjadi dari bahan baku menjadi biochar semakin cepat.
R² = 0,8226 R² = 0,3474 R² = 0,4087 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 400 500 600 700 800 K ada r A b u (% ) Temperatur (oC)
30 menit 45 menit
60 menit
Linear (30 menit) Linear (45 menit) Linear (60 menit)
R² = 0,8226 R² = 0,3474 R² = 0,4087 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 400 500 600 700
800
K ada r A b u (% )

## Temperatur (oC)
30 menit 45 menit 60 menit Linear (30 menit) Linear (45 menit) Linear (60 menit)
Namun, saat temperatur 700 o C dan 800 o C, nilai karbon terikat mulai turun, penyebab terjadinya hal ini  adalah karena  lamanya  waktu  dan  tingginya  temperatur  pada  proses  pirolisis  yang  mengakibatkan terjadinya  kerusakan  secara  perlahan  rantai  karbon,  karena  terjadinya  reaksi  oksidasi  yang  berlebihan. Meningkatnya  reaksi  oksidasi  yang  disebabkan  oleh  temperatur  tinggi  dan  adanya  gas  pengoksidasi keduanya  merusak  dinding  pori,  sehingga  mengurangi  luas  permukaan  dinding  pori  arang  dan menghasilkan kadar kandungan karbon yang lebih rendah [20]. Pada Gambar 7 korelasi antara temperatur dan waktu terhadap karbon terikat berkisar r 2 = 0,3474 – 0,8226 yang menunjukkan terdapat hubungan atau terdapat  korelasi  yang  positif  dan  rendah  (t  =  45  menit),  sedang  (t  =  60 menit)  dan  sangat  tinggi  (t=  30 menit) antara temperatur dan waktu terhadap karbon terikat [12].

## 3.6. Pengaruh Waktu Tinggal dan Temperatur Terhadap Nilai Kalor Biochar
Nilai Kalor merupakan nilai yang menggambarkan banyaknya jumlah kalori yang tersimpan di dalam bahan bakar. Nilai kalori suatu bahan bakar adalah parameter kualitas terpenting yang menjadi perhatian dalam pemilihan bahan bakar [11], [21] Semakin tingginya nilai kalor yang terkandung dalam suatu bahan, maka akan menjadi semakin baik pula kualitas arang, kualitas pelet maupun kualitas briket yang dihasilkan. Namun  selain  itu,  tinggi  maupun  rendahnya  nilai  kalor  pada  suatu  bahan  juga  dapat  dipengaruhi  oleh kandungan kadar air, nilai kadar abu, dan nilai kadar karbonnya.
Berdasarkan Gambar 8 , nilai kalor tertinggi mencapai puncaknya pada Temperatur 600 o C dengan waktu  30  menit.  Kenaikan  nilai  kalor  arang  sebanding  dengan  kenaikan  suhu  proses  pirolisis,  tetapi kenaikan suhu meningkatkan penguapan volatil, mengurangi kadar air, dan akhirnya meninggalkan karbon. Akibatnya,  nilai  kalor  arang  meningkat.  Namun  setelahnya,  mulai  temperatur  700 o C,  kalor  mengalami penurunan  seiring  dengan  dinaikkannya  temperatur.  Hal  ini  terjadi  karena  adanya  proses  devolatilisasi lanjutan pada kandungan volatile matter yang tersimpan dalam bahan bakar tersebut dan juga terjadinya dekomposisi lignin yang lebih banyaknya. Pada Gambar 8 korelasi antara temperatur dan waktu terhadap karbon terikat berkisar r 2 = 0,0763 – 0,1567 yang menunjukkan terdapat hubungan atau terdapat korelasi secara positif namun sangat rendah antara temperatur dan waktu terhadap nilai kalor [12].
Gambar 8 . Hubungan temperatur dan waktu pirolisis terhadap nilai kalor pada biochar Bambu Betung Sumber: Hasil penelitian, 2022

## 3.7. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pirolisis

## [1] Temperatur
Parameter  utama  yang  memainkan  peran  penting  dalam  hasil  pirolisis  salah  satunya  adalah temperatur.  Pada  temperatur  pirolisis  yang  semakin  tinggi,  semakin  banyak  gas  yang  dihasilkan,  tetapi jumlah  padatan  dan  minyak  yang  dihasilkan  berkurang.  [9].  Juga,  peningkatan  suhu  meningkatkan konsentrasi  maksimum  dan  mempersingkat  waktu  reaksi,  sehingga  meningkatkan  produksi  molar. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa suhu maksimum yang dibutuhkan untuk melakukan penguraian bahan organik yang terjadi pada kisaran suhu 450-650°C, akan tetapi proses dekomposisi melambat ketika
R² = 0,1398 R² = 0,0763 R² = 0,1567 6100 6200 6300 6400 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 400 500 600 700 800 K al o r (c al /g) Temperatur (oC)
30 menit 45 menit 60 menit Linear (30 menit) Linear (45 menit) Linear (60 menit)
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
suhu melebihi 750°C. [22]. Pada temperatur yang berada diatas 750°C, pembentukan syngas merupakan produk utama yang dihasilkan dalam proses pirolisis.
[2] Waktu tinggal (detention time) pembakaran dalam reaktor
Waktu tinggal dalam zona reaksi terhadap bahan baku merupakan parameter penting dan biasanya bervariasi mulai dari beberapa detik sampai beberapa jam. Waktu tinggal yang lebih lama menyebabkan peningkatan  proses  dekomposisi  tar  yang mengarah  ke  produksi  gas  yang  lebih  tinggi  [23].  Di  sisi  lain, waktu  tinggal  yang  lebih  lama  juga  menyebabkan  pengurangan  kelembaban  dan  kandungan  lilin  dari produk  cair,  tetapi  dapat  meningkatkan kualitas  produk.  Waktu  tinggal  yang  lebih  lama  memungkinkan lebih  banyak  eneergi  panas  yang  masuk  ke  dalam  reaktor  dan  meningkatkan  laju  penguapan  air.  Proses penguraian tar menjadi molekul yang lebih kecil dan penguapan bahan organik dari arang menghasilkan gas pirolisis yang tinggi.

## [3] Laju pemanasan (heating rate)
Laju pemanasan diperoleh bervariasi mulai dari sekitar 4°C/menit hingga 670°C/s. Laju pemanasan yang lebih cepat menghasilkan lebih banyak volatile matter (seperti tar dan gas) dan lebih sedikit residu [24]. Laju pemanasan yang lebih tinggi menghasilkan waktu pembakaran yang lebih lama dan hasil syngas yang  lebih  tinggi  dari  proses  perengkahan  tar.  Ekstraksi  langsung komponen volatil  menghasilkan  lebih banyak  produk  pirolisis  cair.  Pada  penelitian  ini,  dengan  menggunakan  furnace, heating  ratenya adalah 16,77 o C/menit.

## [4] Ukuran bahan baku
Ukuran bahan baku yang semakin halus/ kecil, maka akan menyebabkan luas permukaan material semakin besar dan menyebabkan percepatan pada laju pemanasan. Ukuran bahan baku yang semakin kecil maka akan menyebabkan semakin tinggi pirolisis, sehingga menghasilkan bentuk cair atau gas yang lebih banyak. Semakin besar ukuran bahan baku maka semakin lama waktu tinggalnya, karena lambatnya proses pemanasan terjadi dari permukaan sampai ke seluruh bagian bahan baku. Pada dasarnya, ukuran partikel memberikan  pengaruh  terhadap  kombinasi  dari  laju  pemanasan  dan  rasio  volatil  terhadap  arang. Hal  ini dapat terjadi karena volatile matter akan berdifusi dari dalam ke luar.

## [5] Kelembaban Bahan Baku
Kelembaban dalam bahan baku akan mengakibatkan terjadinya penurunan jumlah produksi gas dan meningkatkan waktu terjadinua reaksi pada suatu proses pirolisis. Konsentrasi hidrogen dan jumlah minyak akan meningkat selaras dengan terjadinya peningkatan kadar kelembaban pada bahan baku. Selanjutnya, peningkatan kadar kelembaban bahan baku juga mengurangi konsentrasi CO, CH 4 dalam proses pirolisis, akan tetapi meningkatkan konsentrasi CO 2 [23].

## 3.8. Pengaruh Nilai Kalor terhadap Karbon terikat Bioarang
Gambar  9 menunjukkan  bahwa  hubungan  antara  kadar  karbon  terikat  adalah  berbanding  lurus terhadap nilai kalor, sehingga dengan meningkatnya kadar karbon terikat maka nilai kalor akan meningkat dan begitu juga sebaliknya.
6400 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 60,00 65,00 70,00 75,00
80,00 85,00 90,00
K al o r (c al /g) Fixed Carbon (%)
Menurut teori, ketika karbon  terikat rusak, maka nilai kalor material  juga menurun  [11]. Semakin tingginya  kadar  karbon  terikat  akan  menyebabkan  semakin  tingginya  nilai  kalor  suatu  bahan  karena terjadinya reaksi oksidasi saat pembakaran dan akan menghasilkan kalori (reaksi eksothermis). Sebaliknya, semakin rendah kandungan karbon bahan, semakin rendah panas yang akan dihasilkan. Hal ini dikarenakan oleh, pada proses pembakaran membutuhkan senyawa karbon untuk dapat bereaksi dengan oksigen yang akan menghasilkan panas [18].
Produk arang yang bermutu baik adalah arang dengan kandungan karbon terikat dan nilai kalor yang tinggi namun dengan kandungan kadar abu rendah. Jika kandungan karbon tetap melebihi 60%, maka hal itu dapat dianggap sebagai material yang memiliki kandungan karbon terikat yang tinggi. Kadar abu juga memberikan  pengaruh  terhadap  penurunan  kualitas  bahan  bakar  karena  dapat  menyebabkan  penurunan nilai kalor bahan tersebut. Salah satu komponen utama abu adalah senyawa silika, dan senyawa ini dapat memberikan pengaruh yang kurang menguntungkan terhadap nilai kalor yang dihasilkan. Semakin rendah kadar abu yang terkandung dalam suatu bahan, maka semakin baik arang, produk pelet ataupun briket arang tersebut [25]. Batasan maksimal kadar abu dalam suatu bahan dikatakan rendah apabila lebih rendah dari 8%. Tingkat abu yang berlebihan dapat menyebabkan endapan di bagian bawah peralatan pirolisis yang digunakan dan mengotori peralatan tersebut.

## 3.9. Pengaruh Volatile Matter Terhadap karbon terikat Bioarang
Gambar  10 memperlihatkan  bahwa  bahan  bakar  dengan  kandungan  VM  yang  lebih  rendah  akan memiliki  kandungan  karbon  terikat  yang  lebih  tinggi,  dan  begitu  pula  sebaliknya,  bahan  bakar  dengan kandungan VM yang lebih tinggi akan memiliki kandungan karbon yang lebih rendah, yang diperlihatkan oleh tren penurunan pada grafik yang diperoleh.
Gambar 10. Pengaruh kadar karbon tetap terhadap nilai volatilitas biochar Bambu Betung.
Sumber: Hasil penelitian, 2022

## 3.10. Pengaruh Kadar Abu Terhadap Karbon terikat Bioarang Bambu Betung
Kadar  arang  tetap  menurun  dengan  bertambahnya kadar  abu  karena  kadar  air,  kadar  abu,  dan  zat terbang yang terkandung dalam arang mengalami penurunan.
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 60,00 65,00 70,00 75,00 80,00 85,00 90,00 Vo la ti le m at te r ( % ) Fixed Carbon (%) VM vs FC
Gambar 11 .  Pengaruh kadar abu terhadap karbon terikat dalam biochar Bambu Betung Sumber: Hasil penelitian, 2022

## 4. Kesimpulan
Bambu  Betung (Dendrocalamus  Asper) yang  diproses  pada  temperatur  pirolisis  diatas  600 o C memiliki potensi yang baik untuk digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil (alternatif) karena tellah memenuhi baku mutu SNI 01-6235-2000. Temperatur dan waktu pirolisis memiliki dampak yang signifikan terhadap peningkatan nilai kalor dan perbaikan nilai proximate analysis arang yang dihasilkan. Nilai kalor yang  diperoleh  memperlihatkan  hasil  yang  berbanding  lurus  dengan  kandungan  karbon  tetap,  dengan semakin tingginya kandungan karbon tetap maka nilai kalor semakin tinggi dan juga sebaliknya.

## 5. Daftar Pustaka
[1] T. W. Widayati, D. Jaya, A. Danujatmiko, and B. D. Irimulyo, “Pirolisis Limball Pangkal Bambu Bctung (Dendrocalmnus asper),” in Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan,” 2020, pp. B8-1-B8-5.
[2] Hasri,  Muharram,  and F. Nadwi,  “Sintesis  Nanosilika  Daun Bambu  ( Bambusa sp.)  Menggunakan Metode Hidrotermal,” J. Kartika Kim. , vol. 3, no. 2, pp. 96–100, 2020, doi: 10.26874/jkk.v3i2.56.
[3] H.  R.  Hanafi,  B.  Irawan,  D.  C.  Pertiwi,  and  A.  Litania,  “Pemanfaatan  dan  pengelolaan  bambu berkelanjutan  di  Desa  Cijedil,  Cianjur,  Jawa  Barat  sebagai  upaya  perwujudan  Sustainable Development Goals (SDGs),” Pros Sem Nas Masy Biodiv Indon , vol. 3, no. 2, pp. 230–235, 2017, doi: 10.13057/psnmbi/m030212.
[4] L.  Parinduri  and  T.  Parinduri,  “Konversi  Biomassa  Sebagai  Sumber  Energi  Terbarukan,” JET (Journal Electr. Technol.) , vol. 5, no. 2, pp. 88–92, 2020.
[5] T.  Bridgwater,  “Review  of  Fast  Pyrolysis  of  Biomass  and  Product  Upgrading,” Biomass  and Bioenergy , vol. 38, pp. 68–94, 2012, doi: 10.1016/j.biombioe.2011.01.048.
[6] A.  Pattiya,  “Fast  Pyrolysis,”  in Direct  Thermochemical  Liquefaction  for  Energy  Applications ,  L. Rosendahl, Ed. Woodhead Publishing Limited and Maney Publishing Limited, 2018, pp. 3–28.
[7] C.-Y. Wang, Y. Wang, and S. Herath, “Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in biochar – Their formation,  occurrence  and  analysis:  A  review,” Org.  Geochem. ,  vol.  114,  2017,  doi: 10.1016/j.orggeochem.2017.09.001.
[8] P. Parthasarathy, H. R. Mackey, S. Mariyam, and S. Zuhara, “Char Products From Bamboo Waste Pyrolysis  and  Acid  Activation,” Front.  Mater. ,  vol.  7,  no.  624791,  pp.  1–15,  2021,  doi: 10.3389/fmats.2020.624791.
[9] E. K. Kuryani, “Pirolisis Sampah dengan Variasi Jenis Ranting dan Kantong Plastik HDPE,” Dep. Tek. Lingkung. , p. 162, 2017.
[10] S.  Siahaan,  M.  Hutapea,  and  R.  Hasibuan,  “Penentuan  Kondisi  Optimum  Suhu  Dan  Waktu Karbonisasi Pada Pembuatan Arang Dari Sekam Padi,” J. Tek. Kim. USU , vol. 2, no. 1, pp. 26–30, 2013, doi: 10.32734/jtk.v2i1.1423.
[11] E. Junary, J. P. Pane, and N. Herlina, “Pengaruh Suhu Dan Waktu Karbonisasi Terhadap Nilai Kalor Dan  Karakteristik  Pada  Pembuatan  Bioarang  Berbahan  Baku  Pelepah  Aren  ( Arenga  pinnata ),” J. Tek. ITS , vol. 4, no. 2, pp. 46–52, 2015.
60 65 70 75 80 85 90 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 F ix ed ca rb o n ( % ) Kadar Abu(%)
Kadar Abu vs FC
[12] Sugiyono, Statistika Untuk Penelitian , 26th ed. Bandung: Alfabeta, 2015.
[13] S.  Hartanto  and  Ratnawati,  “Pembuatan  Karbon  Aktif  Dari  Tempurung  Kelapa  Sawit  Dengan Metode Aktivasi Kimia,” Indones. J. Mater. Sci. , vol. 12, no. 1, pp. 12–16, 2010.
[14] A.-N. A. El-Hendawy, “Influence of HNO3 oxidation on the structure and adsorptive properties of corncob-based activated carbon,” Carbon N. Y. , vol. 41, pp. 713–722, 2003, doi: 1 0.1016/S0008- 6223(03)00029-0.
[15] R. Sudradjat, Anggorowati, and D. Setiawan, “Pembuatan Arang Aktif dari Kayu Jarak Pagar,” J. Penelit.  Has.  Hutan ,  vol.  23,  no.  4,  pp.  299–315,  2005,  [Online].  Available: https://media.neliti.com/media/publications/179500-ID-none.pdf.
[16] S.  Wibowo,  W.  Syafii,  and  G.  Pari,  “Karakteristik  Arang  Aktif  Tempurung  Biji  nyamplung (Calophyllum inophyllum Linn),” J. Penelit. Has. Hutan , vol. 28, no. 1, pp. 43–54, 2010.
[17] G. Pari, D. Tohir, Mahpudin, and J. Ferry, “Activated Charcoal from Wood Sawdust as Adsorbent Material for Frying Oil Refinery,” J. Penelit. Has. Hutan , vol. 24, no. 4, pp. 309–3223, 2006.
[18] R. Yuliarningsih, F. Goembira, P. S. Komala, N. P. Putra, and M. Nasra, “Oil Sludge and Biomass Waste  Utilization  as  Densified  Refuse-Derived  Fuels  for  Alternative  Fuels:  Case  Study  of  an Indonesia Cement Plant,” J. Hazardous, Toxic, Radioact. Waste , vol. 24, no. 4, p. 05020001, 2020, doi: 10.1061/(asce)hz.2153-5515.0000511.
[19] S. Herlambang, D. Yudhiantoro, M. Gomareuzzaman, and I. Lestari, BIOCHAR: Amandemen Tanah dan  Mitigasi  Lingkungan .  Lembaga  Penelitian  dan  Pengabdian  kepada  Masyarakat  UPN  Veteran Yogyakarta, 2021.
[20] K.  D.  L.  .  Lestari,  R.  D.  Ratnani,  Suwardiyono,  and  N.  Kholis,  “Pengaruh  Waktu  Dan  Suhu Pembuatan  Karbon  Aktif  Dari  Tempurung  Kelapa  Sebagai  Upaya  Pemanfaatan  Limbah  Dengan Suhu Tinggi Secara Pirolisis,” Inov. Tek. Kim. , vol. 2, no. 1, pp. 32–38, 2017.
[21] K.  Nabawiyah  and  A.  Abtokhi,  “Penentuan  nilai  kalor  dengan  bahan  bakar  kayu  sesudah pengarangan serta hubungannya dengan nilai porositas zat padat,” J. Neutrino , vol. 3, no. 1, pp. 44– 55, 2010.
[22] W. Cao, J. Li, T. Martí-Rosselló, and X. Zhang, “Experimental Study on the Ignition Characteristics of  Cellulose,  Hemicellulose,  Lignin  and  Their  Mixtures,” J.  Energy  Inst. ,  vol.  92,  2018,  doi: 10.1016/j.joei.2018.10.004.
[23] D. Chen, Y. Lijie, H. Wang, and P. He, “Pyrolysis technologies for municipal solid waste: A review,” Waste Manag. , vol. 37, pp. 116–136, 2015, doi: 10.1016/j.wasman.2015.01.022.
[24] I. Velghe, R. Carleer, J. Yperman, and S. Schreurs, “Study of the pyrolysis of municipal solid waste for the production of valuable products,” J. Anal. Appl. Pyrolysis , vol. 92, no. 2, pp. 366–375, 2011, doi: 10.1016/j.jaap.2011.07.011.
[25] M.  L.  Umrisu,  R.  K.  Pingak,  and  A.  Z.  Johannes,  “Pengaruh  Komposisi  Sekam  Padi  Terhadap Parameter Fisis Briket Tempurung Kelapa,” J. Fis. Sains dan Apl. , vol. 3, no. 1, pp. 1–6, 2018.