@ Asosiasi Peneliti Biodiversitas Papuasia - Fakultas Kehutanan UNIPA
Jurnal Kehutanan Papuasia 5 (1): 15–22 (2019) Setiabudi,  dkk
SIFAT PEMBAKARAN PARTIKEL DAN UTUHAN KAYU MAHANG ( Macaranga tanarius L.) DAN KAYU MERBAU ( Intsia bijuga OK)
(Combustion Characteristics of Particles and Solid Wood of Mahang [Macaranga tanarius L . ] and Merbau [Intsia bijuga OK])
Helmy Y. Setiabudi 1 Cicilia Maria Erna Susanti 1  dan Susilo Budi Husodo 1
Jurusan Kehutanan, Fakultas Kehutanan Universitas Papua Manokwari, Papua Barat, 98314. Tlp/Fax: +62986211065.
 Penulis Korespondensi: Email: c.susanti@unipa.ac.id Diterima: 18 Jan 2019 | Disetujui: 18 Feb 2019

## Abstrak
Pembakaran  merupakan  proses  oksidasi  biomasa  dan  membebaskan  energi  dalam  bentuk panas, cahaya, dan radiasi inframerah, yang dipengaruhi juga dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran  biomassa  serta  kandungan  bahan  kimia  biomassa.  Kayu  mahang  ( Macaranga tanarius ) potensial digunakan sebagai bahan bakar karena merupakan salah satu jenis cepat tumbuh dan merupakan tumbuhan pionir pada hutan sekunder. Kayu merbau ( Instia bijuga) merupakan  salah  satu  jenis  kayu  yang  paling  dipilih  sebagai  kayu  bakar.  Karateristik pembakaran dari kedua jenis kayu tersebut merupakan tujuan dari kajian ini. Penelitian ini menggunakan  metode  deskriptif  dengan  teknik  analisis  laboratorium.  Sampel  yang  diuji adalah  bagian  cabang  dan  ranting  pohon  mahang  dan  merbau,  dalam  bantuk  kayu  utuh, tatal kayu, dan serutan kayu, dengan berat yang sama untuk setiap sampel kayu. Pengujian sifat  pembakaran  menggunakan  kompor  termoelektrik.  Kayu  mahang  dalam  bentuk  utuh memiliki  durasi  pembakaran  11  menit  35  detik  dengan  abu  yang  dihasilkan  seberat  4,3 gram,  tatal  mahang  memiliki  durasi  pembakaran  8  menit  4  detik  dengan  abu  yang dihasilkan  seberat  5,3  gram,  dan  serutan  mahang  memiliki  durasi  pembakaran  7  menit  7 detik dengan berat abu 1,3 gram. Sementara, durasi pembakaran kayu merbau dalam bentuk kayu  utuh  adalah  8  menit  33  detik  dengan  berat  abu  6,6  gram,  tatal  merbau  berdurasi pembakaran 8 menit 9 detik dengan berat abu 4,3 gram, dan serutan merbau terbakar dalam durasi 16 menit 25 detik dengan berat abu 5,7 gram.
Kata kunci: durasi bakar, sifat pembakaran, kadar abu,  Mahang, Merbau

## Abstract
Combustion  is  biomass  oxidation  process  which  liberate  energy  in  form  of  heat,  visible light, and infrared radiation which influenced by forms, dimensions and chemical contents of biomass. Mahang wood (Macaranga tanarius L.) has potential for used as fuel because it’s  fast  growing  species  and  pioneer  species  in  secondary  forest.  Merbau  wood  (Instia bijuga OK) is one of the species widely use as firewood. Combustion characteristics of this wood specieses is main goal of this study. This research conducted with descriptive method using laboratory analysis. Samples was taken from branches of mahang and merbau trees, in  forms  of  solid  wood,  wood  chips,  and  wood  shavings  with  same  weight  of  samples. Testing of combustion characteristics conduted using thermoelectric stove. Mahang in solid form burns for 11 minutes and 35 seconds with 4,3 grams of ashes, mahang chips burns for
Jurnal Kehutanan Papuasia 5 (1): 15–22 (2019) Setiabudi,  dkk
8 minutes and 4 seconds with 5,3 grams of ashes,  mahang shavings burns for 7 minutes and 7 seconds with 1,3 grams of ashes. Meanwhile, solid  merbau wood burns for 8 minutes and 33 seconds with 6,6 gram of ashes, merbau chips burns for 8 minutes and 9 seconds with 4,3 grams of ashes, and merbau shavings burns for 16 minutes and 25 seconds with 5,7 grams of ashes.
Keywords: burn duration, combustion characteristic, wood ash, Mahang, Merbau

## PENDAHULUAN
Pembakaran merupakan proses oksidasi  biomassa  dan  membebaskan energi  dalam  bentuk  panas,  cahaya,  dan radiasi inframerah  (Browne  1958; Emmons  dan  Atreya  1982;  Vogel  2005; dan  Curkeet,  2011).  Panas,  cahaya  dan radiasi  infra  merah  yang  dihasilkan bergantung  pada  massa  (bobot)  dari biomasa yang dibakar. Banyaknya energi yang dihasilkan biomasa dapat diprediksi dengan  mengetahui  nilai  kalornya.  Tiap jenis  kayu  memiliki  nilai  kalor  yang berbeda-beda  (Chakradari  dan  Patel, 2016). Kayu dengan berat jenis (BJ) yang lebih  tinggi  cenderung  memiliki  nilai kalor  yang  lebih  tinggi  (Hanun  2014). Selain itu, proporsi komponen kimia kayu (selulosa,  lignin,  dan  zat  ekstraktif) menjadi penentu besaran nilai kalor yang dapat  dihasilkan  oleh  suatu  jenis  kayu (Tillman 1976; Ragland et al. 1991; Yang et al. 2006).
Besarnya  energi  yang  dihasilkan  dari pembakaran  biomasa  juga  dipengaruhi oleh  kerapatan  masa,  yang  dipengaruhi oleh  banyaknya  masa  per  satuan  volume material. Selain itu, banyaknya
kandungan  oksigen  dalam  suatu  material membantu  proses  pembakaraannya.  Pada bahan  bakar  yang  berasal  dari  biomasa, kerapatan  dan  kandungan  oksigen  pada biomasa, didekati dengan bentuk material yang digunakan sebagai bahan bakar.
Kayu merbau dengan bobot jenis 0,63
– 1,04 (pada KA 15%), mengindikasikan
banyaknya  jumlah  biomasa  pada  jenis kayu  ini , dengan  nilai  kalor  merbau sekitar  4.417  kkal/kg, namun  sifat pembakaran kayu ini masih belum banyak dilaporkan.  Demikian  pula  dengan  kayu mahang  ( Macaranga  tanarius ),  yang merupakan  salah  satu  jenis  pionir  pada hutan  sekunder  dan  termasuk  jenis  kayu cepat  tumbuh  ( fast-growing  species ). Mahang memiliki nilai bobot jenis 0,27 – 0,32  (Aprianis  dan  Wahyuningsih  2016), namun  nilai  kalornya  belum  banyak dilaporkan, begitu juga dengan karateristik  pembakarannya.    Oleh  sebab itu, kajian ini dilakukan untuk mengetahui  sifat  pembakaran  dari  kayu mahang  dan  kayu  merbau  pada  berbagai bentuk.

## METODE PENELITIAN

## Tempat dan Waktu
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium  Teknologi  Hasil  Hutan Fakultas  Kehutanan  Universitas  Papua. Penelitian  ini  dilakukan  selama  kurang lebih 2 (dua) bulan.

## Alat dan Bahan
Alat-alat  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  kopor  gasifikasi biomasa, timbangan analitik, caliper mini, oven, stopwatch ,  dan  peralatan  gelas. Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian ini  adalah  bagian  cabang  dan  ranting segar pohon mahang ( Macaranga tanarius L.)  dan  pohon  merbau  ( Intsia
@ Asosiasi Peneliti Biodiversitas Papuasia - Fakultas Kehutanan UNIPA
Jurnal Kehutanan Papuasia 5 (1): 15–22 (2019)
Setiabudi,  dkk
bijuga O.K).  Sampel  diuji  dalam  kondisi kering  udara  (kadar  air  dan  bobot  jenis) dan  kering  tanur  (kadar  air  kering  tanur dan  pembakaran).  Sampel  dari  tiap  jenis dibentuk  menjadi  kayu  utuh  (solid),  tatal kayu ( chips ), dan serutan kayu ( shavings ).

## Metode
Metode yang digunakan adalah metode deskriptif dengan teknik analisis laboratorium.  Sampel  berupa  cabang  dan ranting  mahang  ( Macaranga  tanarius ) dan  merbau  ( Intsia  bijuga O.K)  yang dibuat  dalam  bentuk  utuh,  tatal  dan serutan  dengan  5  ulangan.  Terdapat  total 30  satuan  percobaan,  dengan  bobot  tiap satuan percobaan 100 gram.

## Variabel Penelitian
1. Durasi pembakaran sampel uji Durasi pembakaran diukur menggunakan stopwatch . Waktu dinyatakan dalam detik. 2. Persentase  abu  sisa  pembakaran sampel uji
Persentase  abu  diperoleh  menggunakan persamaan (Danuwiputra 2017): Dimana: A : Persentase abu (%)
BA  : Berat abu (gram) BK  : Berat kering (gram)

## Prosedur Penelitian

## Pengumpulan sampel
Kayu mahang yang digunakan  berasal dari  pohon  berdiameter  13,5  cm  dengan tinggi  8  meter.  Kayu  merbau  yang digunakan berasal dari pohon berdiameter 23,5  cm  dengan  tinggi  15  meter.  Sampel diperoleh  dari  kawasan  hutan  sekunder Dataran  Rendah  Arfai  1  Distrik Manokwari Selatan Kabupaten Manokwari.

## Pengkondisian Sampel
Kayu  mahang  dan  kayu  merbau dikeringudarakan  selama  sekitar  1  (satu) minggu (suhu ruangan sekitar 22 °C).
Gambar 1. Bentuk-bentuk sampel uji yang digunakan
Selama proses tersebut, kayu ditimbang  dan  diukur  untuk  mengetahui kadar air kering udara dan kerapatannya. Setelah  itu,  kayu-kayu  tersebut  dibagi menjadi 3 (tiga) sesuai rancangan, yaitu: utuh  ( solid ),  tatal  ( chips )  dan  serutan ( shavings ),  kemudian  ditimbang  seberat 100  gram  sesuai  satuan  percobaan. Sampel  kemudian  didiamkan  selama  3 (tiga)  hari,  sebelum  dimasukkan  ke dalam  oven  selama  3  (tiga)  hari berikutnya  untuk  mengukur  kadar  air kering tanur.

## Pengukuran kadar air sampel
Pengukuran kadar air sampel merujuk kepada  standar  DIN yang  disitasi Scharai-rad  (1985).  Kadar  air  kering udara  diperoleh  dengan  melakukan penimbangan  sampel  uji  secara  teratur selama  proses  pengkondisian.  Kadar  air kering tanur diperoleh dengan melakukan  penimbangan  sampel  kayu selama proses pengeringan menggunakan oven.

## Perhitungan bobot jenis
Pengukuran  bobot  jenis  sampel merujuk  kepada  standar  DIN yang disitasi Scharai-rad  (1985).  Penentuan bobot  jenis  dilakukan  saat  kayu  dalam keadaan kering udara.

## Pembakaran sampel
Sampel  yang  telah  ditentukan  kadar air kering tanurnya, kemudian diletakkan dalam  desikator.  Setelah  suhu  sampel stabil,  sampel  dimasukkan  ke  dalam ruang bakar kompor untuk dilakukan uji bakar.

## Pengukuran variabel
Selama  proses  pembakaran,  waktu pembakaran diukur menggunakan stopwatch  dan  tiap-tiap  fase  dicatat durasi  pembakarannya.  Abu  hasil pembakaran  diambil  dari  dalam  kompor kemudian  diletakkan  pada  wadah,  dan ditimbang.  Pengambilan  data  dapat diilustrasikan  secara  rinci  pada  Gambar 2.
Kayu segar -Kadar air kering udara -Bobot jenis Kayu utuh Tatal kayu Serutan kayu Kayu kering udara Kadar air kering tanur Pembakaran -Fase pembakaran -Durasi pembakaran -Persentase abu
Analisis data

## Gambar 2. Diagram alir pengambilan data

## Analisis Data
Data  yang  diperoleh  dipilah  sesuai fase  pembakaran  (nyala  api,  bara  api, dan  abu).  Kemudian  dianalisis  secara deskriptif. Hasil analisis disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Durasi Pembakaran Kayu Mahang dan Kayu Merbau
Rata-rata  durasi  pembakaran  kayu mahang  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  dan ilustrasi  dari  durasi  pembakaran  dapat dilihat pada  Gambar 3. Durasi
pembakaran  tiap  jenis  kayu  bervariasi tergantung  BJ,  kadar  air,  dan  bentuk sampel.  Selama  pembakaran,  seluruh sampel melewati 3 (tiga) fase, yakni fase nyala  api  ( pyrolisis ),  fase  bara  api ( charcoal burning ), dan fase abu ( ash ).

## Nyala Api
Nyala  api  adalah  fase  dimana biomassa  yang  sedang  berpijar  yang dihasilkan dari proses oksidasi biomassa akibat tersedianya oksigen, yang
menghasilkan  panas  dan  energi.    Proses ini  dapat  terjadi  lebih  cepat  pada  kayu dengan  nilai  BJ  rendah,  karena  oksigen
dalam  material  yang  dibakar  lebih banyak.  Namun,  jumlah  biomasa  yang lebih  sedikit  menghasilkan  nilai  kalor lebih rendah (Hanun 2014).
Bentuk  utuh  dan  tatal  dari  kayu merbau  memiliki  durasi  fase  nyala  api sedikit  lebih  lama.  Ini  dipengaruhi  oleh BJ  yang  lebih  tinggi.  Bentuk  serutan memiliki nilai yang berbeda. Bentuk dan ukuran kayu berpengaruh dalam fase api. Waktu pembakaran serutan kayu merbau lebih lama dibanding waktu pembakaran serutan kayu mahang.
Kayu  merbau  cenderung  lebih  padat dan  jarak  antar  lembaran  serutan  lebih rapat,  sehingga  udara  yang  terdapat diantara  lembaran  tersebut  lebih  sedikit. Api  membakar  lebih  lambat  dan cenderung  menjadi  bara  api  sebelum mencapai  bagian  dalam  tumpukan serutan.  Serutan  kayu  mahang  memiliki jarak  antar  lembaran  lebih  renggang. Ruang antar lembaran serutan kayu lebih besar,  sehingga  lebih  banyak  udara diantara  lembaran  serutan.  Hal  ini membuat  kayu  mahang  terbakar  lebih cepat.
Tabel  1.  Rata-rata  durasi  pembakaran  kayu  mahang  dan  kayu  merbau  dalam  berbagai bentuk Bentuk sampel Fase Pembakaran Api (detik/100 g) Arang (detik/100 g) Abu (detik/100 g) Mahang utuh 157 373 127 Mahang tatal 178 159 146 Mahang serut 155 162 83 Merbau utuh 159 194 122 Merbau tatal 173 169 143 Merbau serut 259 535 181
Gambar  3.  Rata-rata  durasi  pembakaran  sampel  mahang  dan  merbau  pada  berbagai bentuk dan fase pembakaran
Antara  BJ  dan  waktu  penyalaan terdapat hubungan yang erat. Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan oleh  Nagaoka  et  al.  (1988),  semakin tinggi  kepadatan  dari  suatu  jenis  kayu, maka waktu penyalaan yang dibutuhkan semakin lama. Penelitian ini mendukung pendapat  Nagaoka et  al . (1988), dimana cabang  kayu  mahang  memiliki  durasi pembakaran  rata-rata  relatif  lebih  cepat daripada cabang kayu merbau.

## Bara Api
Bara  api  merupakan  proses  lanjutan dalam pyrolisis yakni  pembakaran karbon yang terjadi pada suhu lebih dari 500  °C.  Hal  ini  menyebabkan  timbul warna merah berpendar pada permukaan kayu yang terbakar. Api yang dihasilkan berwarna  merah  gelap  hingga  tidak berwarna. Ini disebabkan oleh pembakaran oksigen dan karbondioksida (Browne 1958).
Pada  bentuk  kayu  utuh,  durasi  bara api kayu merbau lebih singkat daripada
durasi  bara  api  kayu  mahang.  Jumlah kepingan kayu mahang dalam sampel uji yang  lebih  banyak.  Durasi  fase  bara  api kayu  mahang  dan  kayu  merbau  dalam bentuk  tatal  kayu  relatif  sama.  BJ  tatal kayu merbau yang tinggi dengan jumlah sampel  lebih  sedikit  mempercepat pembakaran.  Sementara  kayu  mahang dengan  BJ  lebih  rendah  dan  jumlah kepingan  kayu  yang  lebih  banyak, memperlambat  pembakaran  sehingga durasi keduanya relatif sama Durasi  fase  bara  api  serutan  kayu mahang  lebih  singkat  daripada  cabang kayu  merbau.  Nilai  BJ  merbau  yang lebih  tinggi  menyebabkan  durasi  fase bara  lebih  lama.  Nyala  api  dalam  ruang bakar  tidak  membakar  seluruh  serutan kayu merbau. Selama proses pembakaran,  api  sudah  padam  sebelum serutan  bagian  dalam  dapat  terbakar. Proses  gasifikasi  hanya  terjadi  pada serutan di bagian luar tumpukan. Serutan pada  bagian  dalam  tumpukan,  terbakar dengan  memanfaatkan  transfer  panas dari bara api pada bagian luar tumpukan. Proses ini memerlukan waktu lebih lama
dibanding cabang kayu mahang, dimana hampir  seluruh  serutan  sudah  terbakar sebelum memasuki fase bara.

## Abu
Durasi  pembakaran  fase  abu  relatif sama  antara  kedua  jenis  dengan  bentuk yang  sama.  Durasi  abu  sampel  mahang lebih  singkat,  karena  seluruh  serutan sudah terbakar habis dan berubah
menjadi abu, kemudian terlepas ke udara pada  fase  nyala  api.  Kurang  lebih  50% dari volume serutan kayu mahang dalam ruang  bakar,  terbakar habis  dan  terlepas ke  udara  pada  fase  nyala  api,  sehingga hanya  sebagian  yang  tersisa  yang melewati fase bara hingga fase abu.
Rata-rata persentase abu yang dihasilkan  pada  keseluruhan  proses pembakaran/hasil pengujian diilustrasikan pada Gambar 4. Gambar 4. Rata-rata persentase abu hasil pembakaran kayu mahang dan merbau dalam beberapa bentuk Abu  sisa  pembakaran  menjadi indikator  efisiensi  pembakaran.  Berat sampel  100  gram,  kayu  mahang  dalam bentuk utuh memiliki efisiensi pembakaran hingga 94,7% untuk bentuk kayu  utuh,  95,5%  untuk  bentuk  tatal kayu,  dan  98,9%  untuk  bentuk  serutan kayu. Sedang sampel kayu merbau berat 100 gram, memiliki efisiensi pembakaran hingga 92,4% untuk bentuk kayu  utuh , 95,7  % untuk  bentuk  tatal kayu,  dan  94,3%  untuk  bentuk  serutan kayu. Jenis pohon hutan tropis memiliki persentase  abu  antara  3  dan  6%.  Ini sesuai  dengan  yang  dikemukakan  oleh Ragland  et  al.  (1991)  bahwa  rata-rata persentase  abu  kayu  hutan  tropis  adalah 5%.

## DAFTAR PUSTAKA
Aprianis  Y  dan  S  Wahyuningsih.  2016. Biopulping kayu mahang ( Macaranga hypoleuca ) menggunakan  jamur Phanerochaete chrysosporium. Prosiding  Seminar Lignoselulosa,  Cibinong,  6  Oktober 2016. Pp 20 – 28.
Browne  FL.  1958.  Theories  on  the combustion  of  wood  and  its  control. US forest Prod. Lab Report. 2136. Chakradhari  S  dan  KS,  Patel.  2016. Combustion  characteristics  of  tree woods.    Journal  of  Sustainable Bioenergy Systems, 6: 31-43.
Curkeet  R.  2011.  EPA  workshop presentation: Wood Combustion Basics. EPA Workshop ( http://intertek.com )  (Diunduh  18
November 2018).
Danuwiputra  RR.  2017.  Kualitas wood pellet dari  kayu  merbau  ( Intsia bijuga )  dan  kayu  pulai  ( Alstonia scholaris ). Skripsi. Fakultas Kehutanan  Institut  Pertanian  Bogor, Bogor. (Tidak diterbitkan). Emmons HM and A,  Atreya. 1982. The science of wood combustion. Procceding Indian Academic Science,
5(4): 259-268.
Hanun  F.  2014.  Nilai  kalor  kayu  yang memiliki  kerapatan  dan  kadar  lignin berbeda.  Institut  Pertanian  Bogor (IPB).
Nagaoka  T,  A,  Kodaira  and  S,  Uehara. 1988.  Relationship  between  density, ignitability  and  combustibility  of wood. Takenaka Corporation, Japan. Ragland  KW,  DJ,  Aerts  dan  AJ,  Baker. 1991.  Properties  of  wood  for combustion analysis. Jurnal Biosource Technology 37: 161-168. Scharai-rad. 1985. Bahan ajar pengujian kayu.  Standar  DIN.  Terjemahan.
Universitas Mulawarman. Samarinda.
Tillman  DA.  1976.  Wood  as  an  energy resource. Academic Press. New York. Vogel  M.  2005.  Heating  with  wood: Principles  of  Combustion.  MSU Extension Service. Montana.
Yang H, R Yan, H Chen, DH Lee and C
Zheng. 2006.  Characteristics  of hemicellulose,  cellulose  and  lignin pyrolisis. Fuel, 86:1781-1788.