PEMANFAATAN ARANG BIO LIMBAH TEMBAKAU SE
PEMANFAATAN ARANG BIO LIMBAH
TEMBAKAU SEBAGAI AGENSIA MITIGASI
PERUBAHAN IKLIM
Oleh:
1. Noor Ariefandie Febrianto
2. Nurul Fitriah
JEMBER
2017
DAFTAR ISI
ABSTRAK ………………………………………………………………...
ABSTRACT ………………………………………………………………
LATAR BELAKANG ……………………………………………………
DESKRIPSI IDE YANG DIAJUKAN ………………………………….
DAMPAK INOVASI ……………………………………………………
PELUANG APLIKASI …………………………………………………..
KESIMPULAN …………………………………………………………..
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….
2
3
5
7
10
13
14
15
16
PEMANFAATAN ARANG BIO LIMBAH TEMBAKAU
SEBAGAI AGENSIA MITIGASI PERUBAHAN IKLIM
Noor Ariefandie Febrianto* dan Nurul Fitriah
ABSTRAK
Tembakau merupakan komoditas bernilai jual tinggi yang sampai
saat ini masih menjadi komoditas ekspor unggulan Indonesia. Terlepas
dari kontroversi penggunaannya sebagai produk rokok yang dinilai
merugikan kesehatan, sebenarnya tembakau mempunyai banyak potensi
lain yang dapat dimanfaatkan. Limbah tembakau merupakan hasil
samping pengolahan tembakau pada tahap pra dan pasca panen yang
masih sangat terbatas pemanfaatannya. Pemanfaatan limbah tembakau
sebagai biochar atau arang bio dapat menjadi salah satu alternatif
potensial penggunaan limbah tembakau. Biochar dapat digunakan
sebagai komponen pembenah (amelioran) tanah yang mampu bersifat
sebagai absorben kontaminan dalam tanah dan air, penjerap nitrogen,
metana dan karbon dioksida, dan mengoptimalkan penggunaan pupuk
dengan berperan sebagai pupuk lepas terkendali (slowrelease fertilizer).
Selain itu, produksi arang bio yang relatif mudah melalui proses
thermokimia pirolisis, arang bio juga dapat diproduksi dari hampir semua
limbah pengolahan tembakau yang meliputi limbah akar, batang, tulang
daun, seresah dan sisa daun serta butiranbutiran daun. Dengan sifatsifat
yang menguntungkan ini dan kemudahan produksinya, arang bio yang
dihasilkan dari limbah tembakau dapat berperan sebagai agen mitigasi
terhadap perubahan iklim karena sifatnya yang dapat menjerap gasgas
rumah kaca seperti CO2, metana dan N2 serta sifatnya yang dapat
3
meningkatkan efisiensi pemupukan sehingga dapat mengurangi
penggunaan pupuk kimia yang berlebihan yang berkontribusi dalam
peningkatan gas rumah kaca. Arang bio dapat digunakan pada lahan
pertanian yang menghendaki tekstur tanah remah/gembur sebagai
amelioran dan pada lahan yang mengaplikasikan pemupukan secara
intensif karena sifatnya yang dapat meningkatkan efisiensi pemupukan
dan mengurangi washout pupuk yang diaplikasikan. Selain itu, arang bio
juga dapat digunakan sebagai agensia pemurni air dan udara pada proses
pengolahan limbah air dan udara. Penggunaan arang bio yang terintegrasi
dengan pertanian dan pengolahan limbah air dan udara dapat menjadi
alternatif untuk mengurangi dan menanggulangi dampak emisi gas
rumah kaca yang selanjutnya dapat berperan positif untuk mitigasi
terhadap perubahan iklim.
Kata kunci: arang bio; amelioran; pupuk; absorben; mitigasi.
THE UTILIZATION OF TOBACCO WASTE’S BIOCHAR
AS MITIGATION AGENT TOWARD CLIMATE CHANGE
4
Noor Ariefandie Febrianto* and Nurul Fitriah
ABSTRACT
Tobacco has became a high valued trading commodity which is still
recognized as one of the most important export commodity of Indonesia.
Despite the fact that its utilization as cigarette that has been rezognized as
unhealthy, tobacco packed enormous potential that could be utilized.
Tobacco waste is a byproduct of tobacco processing produced in pre to
post harvest process of tobacco which is still underutilized. The
utilization of tobacco waste as biochar could become an alternative of its
utilization. Biochar can be used as soil amelioran that could act as a
sorbent of contaminant in water and soil, nitrogen, methane and carbon
dioxide adsorbents and could help to optimize the use of fertilizers by act
as slow release fertilizer. In addition, biochar can be produced relatively
easily by means of thermochemical processing using most of tobacco
waste available such as root, stem, mid leaf, leaf waste and tobacco dust.
With those beneficial properties, biochar can be utilized as mitigation
agent due to the fact that biochar could reduce the CO2, methane and
Nitrogen emissions and its ability to enhance the efficency of fertilization
so that reducing the use of chemical fertilizer which is contribute to
greenhouse gas emissions. Biochar can be used as amelioran in
agriculture farm which prefer crumble and friable texture of soil or in
intensified agriculture land to act as slow releasing agent and preventing
the nutrient washout. Biochar can also be used in wastewater and gas
pollution treatment plant as adsorbent to entraps the contaminant. The
utilization of biochar integrally in agriculture and wastewater and gases
5
treatment can become an alternative to reduce and solve the effect of
greenhouse gasses emissions which will led into positive mitigation effort
toward climate change.
Keywords: Biochar; amelioran; fertilizer; adsorbent; mitigation
LATAR BELAKANG
6
Tembakau tidak dapat dipungkiri masih merupakan komoditas
primadona dalam pasar ekspor maupun pasar lokal Indonesia.
Diperkirakan Indonesia mengekspor sekitar 11.574,2 ton tembakau pada
tahun 2015 atau senilai 59 juta dolar Amerika. Di pasar lokal sendiri,
kebutuhan tembakau dalam negeri diperkirakan mencapai 330 ribu ton
per tahun (Kemenperin, 2017). Disamping kontroversi terhadap
komoditas tembakau karena penggunaannya sebagai bahan baku rokok
yang dinilai merugikan kesehatan, produksi limbah hasil pengolahan
tembakau selama pra dan pasca panen menjadi masalah tersendiri yang
harus diselesaikan.
Limbah tembakau dalam bentuk daun dan turunannya meliputi
hampir 11% dari total produksi tembakau dunia (TIFAC, 2001). Produksi
tembakau dunia saat ini mencapai 5.757.160 metrik ton pada tahun 2014,
diperkirakan jumlah limbah total yang diproduksi adalah sebesar 633.288
ton hanya dari limbah daun saja (Statista, 2017). Hasil kajian dari
Hertanto (2014) menyatakan bahwa pada setiap tanaman tembakau akan
dihasilkan sekitar 0.5 kg limbah batang tembakau. WHO menyebutkan
bahwa pada tahun 2016 setidaknya terdapat total 4 juta ha lahan
pertanaman tembakau di seluruh dunia (WHO, 2016) dengan sekitar 200
ribu ha luasan berada di Indonesia (Ditjenbun, 2016). Dengan luasan area
tersebut diperkirakan jumlah limbah batang tembakau yang dihasilkan
adalah sekitar 44 juta ton limbah batang tembakau di seluruh dunia
dengan 2,2 juta ton limbah berada di Indonesia.
Jumlah limbah yang sangat besar ini, walaupun mulai dapat
dimanfaatkan sebagai pupuk, bahan baku kertas dan pestisida nabati,
sebagian besar masih belum dapat dimanfaatkan secara maksimal.
Bahkan pada umumnya, limbah yang tidak termanfaatkan tersebut
7
dijadikan bahan bakar sehingga sangat signifikan berpengaruh pada
produksi gas rumah kaca seperti CO 2, CO, metana dan nitrogen oksida.
Pemanfaatan limbahlimbah tembakau ini sebagai bahan baku pembuatan
arangbio tidak hanya akan dapat memecahkan permasalahan
pemanfaatan limbah tembakau menjadi produk bernilai tambah, namun
juga dapat memberikan solusi terhadap praktekpraktek pemanfaatan
sebelumnya yang merugikan. Tidak hanya itu, produk yang dihasilkan
juga dapat berkontribusi positif untuk mengurangi dan menanggulangi
dampak emisi gas rumah kaca sehingga dapat berperan positif dalam
mitigasi terhadap perubahan iklim.
Dalam kondisi semakin gencarnya isu dampak perubahan iklim,
sektor pertanian dinilai juga berperan signifikan dalam menyumbang
emisi gas rumah kaca seperti metana, karbon dioksida, dan nitrogen
oksida. Sektor pertanian diperkirakan menyumbang hampir 55% emisi
gas nitrogen oksida, 60% emisi metana, dan 33% emisi karbon dioksida
dunia yang disebabkan oleh pembukaan hutan untuk lahan pertanian dan
penggunaan pupuk kimiawi yang intensif (Adams et al, 1990).
Penggunaan pupuk yang intensif sudah merupakan suatu keharusan
dalam sektor pertanian saat ini dikarenakan degradasi kesuburan lahan
yang telah terjadi. Selain itu, penggunaan pupuk kimia secara intensif juga
disebabkan oleh berkurangnya daya cekam tanah terhadap pupuk
sehingga mengurangi efisiensi penggunaan pupuk sehingga banyak
terjadi washout dan volatilisasi pupuk. Penggunaan bahan amelioran
seperti arang bio dalam pertanian dapat membenahi tekstur tanah
sehingga tanah mempunyai tekstur yang lebih gembur dengan daya
cekam yang lebih baik terhadap pupuk. Dan mempunyai kapasitas tukar
kation tanah yang lebih tinggi (Kookana et. al, 2011 dan Liang et al. 2006)
8
Selain itu, arang bio juga dapat mengikat partikelpartikel pupuk sehingga
mengurangi washout pupuk akibat hujan dan aliran air dan volatilisasi.
Pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio dapat menjadi
satu solusi yang holistik untuk menghasilkan produk bernilai tambah
tinggi dan memecahkan masalah praktik pemanfaatan limbah tembakau
yang merugikan sebelumnya serta meningkatkan kualitas lahan pertanian
secara umum dan pertanaman tembakau secara khusus. Selain digunakan
dalam sektor pertanian, produk arang bio juga dapat digunakan sebagai
bahan dalam proses pengolahan limbah air dan udara karena sifatnya
yang dapat mengikat kontaminan, logam berat dan gasgas rumah kaca.
Selain itu, perkembangan teknologi penggunaan arang bio
memungkinkan arang bio dari limbah tembakau untuk dapat digunakan
sebagai bahan fuel cell, super capacitor dan katalis pembuatan biodiesel.
DESKRIPSI IDE YANG DIAJUKAN
Arang bio secara umum didefinisikan sebagai produk yang
dihasilkan dari pengolahan termokimia biomassa dalam kodisi
lingkungan minim oksigen. Arang bio dapat diproduksi melalui proses
pirolisis, gasifikasi dan karbonisasi hidrothermal. Pembuatan arang bio
dari limbah tembakau akan dilakukan dengan pembakaran dengan
9
metode pirolisis berdasarkan metode Gonzales et al. (2009) yang
dilakukan sampai biomassa kering berubah menjadi arang. Proses
pirolisis akan dilakukan pada suhu 400600⁰C dalam beberapa hari
sampai arang bio didapatkan. Diharapkan rendemen yang dihasilkan
adalah sekitar 2040%. Aliran proses pembuatan arang bio yang diajukan
disajikan pada gambar 1.
Limbah tembakau
Pengecilan ukuran
Pengeringan
Pirolisis (400600⁰C)
Pendinginan
Pengecilan ukuran
Arang bio
Gambar 1. Alur produksi arang bio dari limbah tembakau
Arang bio yang diharapkan terproduksi adalah arang bio yang memiliki
luas permukaan tinggi dengan kadar abu yang rendah. Arang bio yang
didapatkan selanjutnya diolah sesuai dengan tujuan aplikasinya, antara
lain sebagai berikut:
1. Sebagai amelioran : Arang bio yang didapatkan selanjutnya
dicoarsing untuk mendapatkan ukuran butiran agak kasar yang
sesuai untuk aplikasi dicampur dengan tanah. Bubuk arang bio
10
selanjutnya dapat disimpan dengan dikemas dalam wadah tertutup
sebelum aplikasi. Tujuan penggunaan arang bio sebagai amelioran
adalah untuk memperbaiki tekstur tanah menjadi lebih gembur dan
meningkatkan kapasitan pertukaran kation tanah.
2. Sebagai pupuk slow release : arang bio yang berbentuk bubuk
selanjutnya akan diformulasikan dengan pupuk padat sesuai dengan
jenis pupuk yang diinginkan. Formulasi pupuk tersebut selanjutnya
dicetak dalam bentuk tablet atau granula dengan mesin cetak tablet.
Tablet yang didapatkan dapat langsung diaplikasikan sebagai pupuk
slow release. Tujuan dari penggunaan arang bio sebagai pupuk slow
release adalah untuk meningkatkan efisiensi pemupukan dan
menghambat terjadinya washout dan volatilisasi pupuk dengan
mengikat pupuk pada matriks arang bio.
3. Sebagai bahan filter air dan udara: Arang bio yang telah didapatkan
selanjutnya dihaluskan sampai didapatkan bentuk butiran agak
kasar. Selanjutnya arang bio dipress dengan mesin pembuat granula
sampai didapatkan bentuk menyerupai granula yang tabung tersebut
dapat dipasang pada saluran pemurnian air dan gas. Penggunaan
arang bio sebagai filter disebabkan karena arang bio mempunyai
gugus kelompok teroksigenasi seperti karboksil, hidroksil dan
fenolik yang dapat menjerap kontaminan air seperti logam berat.
11
DAMPAK INOVASI
Terdapat setidaknya 3 dampak inovasi utama pemanfaatan limbah
tembakau sebagai arang bio, antara lain:
1. Menyelesaikan permasalahan limbah tembakau dengan alternatif
yang mudah dan murah: dengan metode produksi arang bio yang
relatif mudah, segala jenis limbah tembakau baik itu akar, batang,
tulang daun dan seresah bisa diolah menjadi arang bio.
12
2. Menghasilkan produk diversifikasi tembakau yang fungsional dan
bernilai jual tinggi: Pemanfaatan arang bio tidak hanya terbatas
untuk digunakan sebagai amelioran tanah namun juga dapat
dikembangkan lebih jauh menjadi produk turunan lain seperti
arang aktif, filter air dan udara serta produk bernilai jual tinggi
lain.
3. Dapat menekan biaya pemeliharaan lahan pertanian: penggunaan
arang bio pada lahan pertanian dapat menekan biaya untuk
perawatan lahan dengan adanya arang bio, tekstur tanah dapat
dipertahankan dalam waktu yang lama dan mampu menekan
biaya pemupukan dikarenakan arang bio dapat meningkatkan
efisiensi pemupukan dan menghambat washout.
4. Berkontibusi positif terhadap upaya mitigasi terhadap perubahan
iklim: dengan berbagai sifat positif yang dimiliki oleh arang bio
sebagai amelioran tanah yang mampu meningkatkan efisiensi
pemupukan dan menghindari terjadinya washout, produksi dan
pemanfaatan arang bio dalam bidang pertanian dapat memberikan
kotribusi positif untuk menekan emisi gasgas rumah kaca.
PELUANG APLIKASI
Pada sektor pertembakauan, penggunaan arang bio dapat meningkatkan
performa lahan karena fungsinya sebagai amelioran. Selain itu, pada
pertanaman tembakau yang menghendaki dilakukan pada jenis tanah
gembur seperti tanah aluvial dan andosol dengan tekstur remah, gembur
dan mudah mengikat air, penggunaan arang bio sebagai amelioran
mampu menghasilkan tekstur tanah yang optimal pada pertanaman
tembakau. Selain itu, pertanaman tembakau merupakan budidaya intensif
13
pupuk sehingga penggunaan arang bio sebagai amelioran juga mampu
meningkatkan efisiensi pemupukan sehingga penggunaan pupuk dapat
dikurangi untuk mendapatkan efek yang tidak berbeda. Dengan hal
tersebut maka secara umum, penggunaan arang bio pada pertanaman
tembakau dapat menurunkan biaya produksi secara keseluruhan yang
disebabkan turunnya biaya pemeliharaan lahan dan biaya input produksi
dalam budidaya tembakau.
Selain itu, pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio juga dapat
menyelesaikan permasalahan limbah tembakau yang melimpah dan
belum optimal dimanfaatkan. Dengan pemanfaatannya sebagai arang bio,
budidaya dan proses pengolahan tembakau akan dapat mencapai
nirlimbah (zero waste) sehingga lebih ramah lingkungan.
KESIMPULAN
Pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio merupakan
alternatif pengolahan limbah yang potensial untuk dilakukan. Selain
mempunyai banyak kegunaan dalam sektor pertanian serta sektor lain.
Pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio mampu memberikan
solusi holistik untuk menghasilkan produk bernilai tambah tinggi dan
memecahkan masalah praktik pemanfaatan limbah tembakau yang
merugikan sebelumnya serta meningkatkan kualitas lahan pertanian
secara umum dan pertanaman tembakau pada khususnya. Dalam
fungsinya sebagai amelioran tanah, penggunaan arang bio dapat
14
menurunkan biaya produksi secara keseluruhan yang disebabkan
turunnya biaya pemeliharaan lahan dan biaya input produksi dalam
budidaya tembakau. Sifatnya yang mampu meningkatkan efisiensi
pemupukan dan menghindari terjadinya washout, arang bio dapat
memberikan kotribusi positif pada perubahan iklim dengan menekan dan
mengurangi emisi gasgas rumah kaca.
DAFTAR PUSTAKA
Adams, R.M. 1990. The Role of Agriculture in Climate Change: A
Preliminary Evaluation of Emission Control Strategies. Proceeding.
Conference of Global Change: Economic Issues in Agriculture,
Forestry and Natural Resources. Washington, D.C. November 19
21, 1990.
Ditjenbun. 2016. Statistik Perkebunan 2016. Direktorat Jenderal
Perkebunan, Kementerian Pertanian, Jakarta.
González JF, Román S, Encinar JM, Martínez G. 2009. Pyrolysis of various
biomass residues and char utilization for the production of
15
activated carbons. Journal of Analytical and Applied Pyrolises,
85:134–41
Hertanto, S.C. 214. Merenda Laba dan Limbah Tembakau. Pusat Penelitian
Tembakau Klaten.
Kemenperin. 2017. Pengenaan Cukai Tiga Kali Lipat untuk Tembakau
Impor Dinilai Kontra Produktif. Diperoleh dari
http://www.kemenperin.go.id/artikel/13363/PengenaanCukai
TigaKaliLipatuntukTembakauImporDinilaiKontraProduktif.
Kookana RS, Sarmah AK, Van Zwieten L, Krull E, Singh B. 2011. Chapter
three –biochar application to soil: agronomic and environmental
benefits and unintended consequences. In: Donald LS, editor.
Advances in agronomy. San Diego: Academic Press; 103–43.
Liang B, Lehmann J, Solomon D, Kinyangi J, Grossman J, O’Neill B, et al.
2006. Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil
Science Society of America Journal, 70:1719–30
Statista. 2017. Leading tobacco producing countries worlwide in 2015.
Diperoleh
dari
https://www.statista.com/statistics/261173/leadingcountriesin
tobaccoproduction/
TIFAC. 2001. Nicotine and its Derivative from Tobacco Waste. Technology
Information, Forecasting and Assessment Council, Department of
Science and Technology. India.
WHO. 2016. Tobacco Atlas 2016. World Health Organization, Rome, Italy.
16
17
TEMBAKAU SEBAGAI AGENSIA MITIGASI
PERUBAHAN IKLIM
Oleh:
1. Noor Ariefandie Febrianto
2. Nurul Fitriah
JEMBER
2017
DAFTAR ISI
ABSTRAK ………………………………………………………………...
ABSTRACT ………………………………………………………………
LATAR BELAKANG ……………………………………………………
DESKRIPSI IDE YANG DIAJUKAN ………………………………….
DAMPAK INOVASI ……………………………………………………
PELUANG APLIKASI …………………………………………………..
KESIMPULAN …………………………………………………………..
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………….
2
3
5
7
10
13
14
15
16
PEMANFAATAN ARANG BIO LIMBAH TEMBAKAU
SEBAGAI AGENSIA MITIGASI PERUBAHAN IKLIM
Noor Ariefandie Febrianto* dan Nurul Fitriah
ABSTRAK
Tembakau merupakan komoditas bernilai jual tinggi yang sampai
saat ini masih menjadi komoditas ekspor unggulan Indonesia. Terlepas
dari kontroversi penggunaannya sebagai produk rokok yang dinilai
merugikan kesehatan, sebenarnya tembakau mempunyai banyak potensi
lain yang dapat dimanfaatkan. Limbah tembakau merupakan hasil
samping pengolahan tembakau pada tahap pra dan pasca panen yang
masih sangat terbatas pemanfaatannya. Pemanfaatan limbah tembakau
sebagai biochar atau arang bio dapat menjadi salah satu alternatif
potensial penggunaan limbah tembakau. Biochar dapat digunakan
sebagai komponen pembenah (amelioran) tanah yang mampu bersifat
sebagai absorben kontaminan dalam tanah dan air, penjerap nitrogen,
metana dan karbon dioksida, dan mengoptimalkan penggunaan pupuk
dengan berperan sebagai pupuk lepas terkendali (slowrelease fertilizer).
Selain itu, produksi arang bio yang relatif mudah melalui proses
thermokimia pirolisis, arang bio juga dapat diproduksi dari hampir semua
limbah pengolahan tembakau yang meliputi limbah akar, batang, tulang
daun, seresah dan sisa daun serta butiranbutiran daun. Dengan sifatsifat
yang menguntungkan ini dan kemudahan produksinya, arang bio yang
dihasilkan dari limbah tembakau dapat berperan sebagai agen mitigasi
terhadap perubahan iklim karena sifatnya yang dapat menjerap gasgas
rumah kaca seperti CO2, metana dan N2 serta sifatnya yang dapat
3
meningkatkan efisiensi pemupukan sehingga dapat mengurangi
penggunaan pupuk kimia yang berlebihan yang berkontribusi dalam
peningkatan gas rumah kaca. Arang bio dapat digunakan pada lahan
pertanian yang menghendaki tekstur tanah remah/gembur sebagai
amelioran dan pada lahan yang mengaplikasikan pemupukan secara
intensif karena sifatnya yang dapat meningkatkan efisiensi pemupukan
dan mengurangi washout pupuk yang diaplikasikan. Selain itu, arang bio
juga dapat digunakan sebagai agensia pemurni air dan udara pada proses
pengolahan limbah air dan udara. Penggunaan arang bio yang terintegrasi
dengan pertanian dan pengolahan limbah air dan udara dapat menjadi
alternatif untuk mengurangi dan menanggulangi dampak emisi gas
rumah kaca yang selanjutnya dapat berperan positif untuk mitigasi
terhadap perubahan iklim.
Kata kunci: arang bio; amelioran; pupuk; absorben; mitigasi.
THE UTILIZATION OF TOBACCO WASTE’S BIOCHAR
AS MITIGATION AGENT TOWARD CLIMATE CHANGE
4
Noor Ariefandie Febrianto* and Nurul Fitriah
ABSTRACT
Tobacco has became a high valued trading commodity which is still
recognized as one of the most important export commodity of Indonesia.
Despite the fact that its utilization as cigarette that has been rezognized as
unhealthy, tobacco packed enormous potential that could be utilized.
Tobacco waste is a byproduct of tobacco processing produced in pre to
post harvest process of tobacco which is still underutilized. The
utilization of tobacco waste as biochar could become an alternative of its
utilization. Biochar can be used as soil amelioran that could act as a
sorbent of contaminant in water and soil, nitrogen, methane and carbon
dioxide adsorbents and could help to optimize the use of fertilizers by act
as slow release fertilizer. In addition, biochar can be produced relatively
easily by means of thermochemical processing using most of tobacco
waste available such as root, stem, mid leaf, leaf waste and tobacco dust.
With those beneficial properties, biochar can be utilized as mitigation
agent due to the fact that biochar could reduce the CO2, methane and
Nitrogen emissions and its ability to enhance the efficency of fertilization
so that reducing the use of chemical fertilizer which is contribute to
greenhouse gas emissions. Biochar can be used as amelioran in
agriculture farm which prefer crumble and friable texture of soil or in
intensified agriculture land to act as slow releasing agent and preventing
the nutrient washout. Biochar can also be used in wastewater and gas
pollution treatment plant as adsorbent to entraps the contaminant. The
utilization of biochar integrally in agriculture and wastewater and gases
5
treatment can become an alternative to reduce and solve the effect of
greenhouse gasses emissions which will led into positive mitigation effort
toward climate change.
Keywords: Biochar; amelioran; fertilizer; adsorbent; mitigation
LATAR BELAKANG
6
Tembakau tidak dapat dipungkiri masih merupakan komoditas
primadona dalam pasar ekspor maupun pasar lokal Indonesia.
Diperkirakan Indonesia mengekspor sekitar 11.574,2 ton tembakau pada
tahun 2015 atau senilai 59 juta dolar Amerika. Di pasar lokal sendiri,
kebutuhan tembakau dalam negeri diperkirakan mencapai 330 ribu ton
per tahun (Kemenperin, 2017). Disamping kontroversi terhadap
komoditas tembakau karena penggunaannya sebagai bahan baku rokok
yang dinilai merugikan kesehatan, produksi limbah hasil pengolahan
tembakau selama pra dan pasca panen menjadi masalah tersendiri yang
harus diselesaikan.
Limbah tembakau dalam bentuk daun dan turunannya meliputi
hampir 11% dari total produksi tembakau dunia (TIFAC, 2001). Produksi
tembakau dunia saat ini mencapai 5.757.160 metrik ton pada tahun 2014,
diperkirakan jumlah limbah total yang diproduksi adalah sebesar 633.288
ton hanya dari limbah daun saja (Statista, 2017). Hasil kajian dari
Hertanto (2014) menyatakan bahwa pada setiap tanaman tembakau akan
dihasilkan sekitar 0.5 kg limbah batang tembakau. WHO menyebutkan
bahwa pada tahun 2016 setidaknya terdapat total 4 juta ha lahan
pertanaman tembakau di seluruh dunia (WHO, 2016) dengan sekitar 200
ribu ha luasan berada di Indonesia (Ditjenbun, 2016). Dengan luasan area
tersebut diperkirakan jumlah limbah batang tembakau yang dihasilkan
adalah sekitar 44 juta ton limbah batang tembakau di seluruh dunia
dengan 2,2 juta ton limbah berada di Indonesia.
Jumlah limbah yang sangat besar ini, walaupun mulai dapat
dimanfaatkan sebagai pupuk, bahan baku kertas dan pestisida nabati,
sebagian besar masih belum dapat dimanfaatkan secara maksimal.
Bahkan pada umumnya, limbah yang tidak termanfaatkan tersebut
7
dijadikan bahan bakar sehingga sangat signifikan berpengaruh pada
produksi gas rumah kaca seperti CO 2, CO, metana dan nitrogen oksida.
Pemanfaatan limbahlimbah tembakau ini sebagai bahan baku pembuatan
arangbio tidak hanya akan dapat memecahkan permasalahan
pemanfaatan limbah tembakau menjadi produk bernilai tambah, namun
juga dapat memberikan solusi terhadap praktekpraktek pemanfaatan
sebelumnya yang merugikan. Tidak hanya itu, produk yang dihasilkan
juga dapat berkontribusi positif untuk mengurangi dan menanggulangi
dampak emisi gas rumah kaca sehingga dapat berperan positif dalam
mitigasi terhadap perubahan iklim.
Dalam kondisi semakin gencarnya isu dampak perubahan iklim,
sektor pertanian dinilai juga berperan signifikan dalam menyumbang
emisi gas rumah kaca seperti metana, karbon dioksida, dan nitrogen
oksida. Sektor pertanian diperkirakan menyumbang hampir 55% emisi
gas nitrogen oksida, 60% emisi metana, dan 33% emisi karbon dioksida
dunia yang disebabkan oleh pembukaan hutan untuk lahan pertanian dan
penggunaan pupuk kimiawi yang intensif (Adams et al, 1990).
Penggunaan pupuk yang intensif sudah merupakan suatu keharusan
dalam sektor pertanian saat ini dikarenakan degradasi kesuburan lahan
yang telah terjadi. Selain itu, penggunaan pupuk kimia secara intensif juga
disebabkan oleh berkurangnya daya cekam tanah terhadap pupuk
sehingga mengurangi efisiensi penggunaan pupuk sehingga banyak
terjadi washout dan volatilisasi pupuk. Penggunaan bahan amelioran
seperti arang bio dalam pertanian dapat membenahi tekstur tanah
sehingga tanah mempunyai tekstur yang lebih gembur dengan daya
cekam yang lebih baik terhadap pupuk. Dan mempunyai kapasitas tukar
kation tanah yang lebih tinggi (Kookana et. al, 2011 dan Liang et al. 2006)
8
Selain itu, arang bio juga dapat mengikat partikelpartikel pupuk sehingga
mengurangi washout pupuk akibat hujan dan aliran air dan volatilisasi.
Pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio dapat menjadi
satu solusi yang holistik untuk menghasilkan produk bernilai tambah
tinggi dan memecahkan masalah praktik pemanfaatan limbah tembakau
yang merugikan sebelumnya serta meningkatkan kualitas lahan pertanian
secara umum dan pertanaman tembakau secara khusus. Selain digunakan
dalam sektor pertanian, produk arang bio juga dapat digunakan sebagai
bahan dalam proses pengolahan limbah air dan udara karena sifatnya
yang dapat mengikat kontaminan, logam berat dan gasgas rumah kaca.
Selain itu, perkembangan teknologi penggunaan arang bio
memungkinkan arang bio dari limbah tembakau untuk dapat digunakan
sebagai bahan fuel cell, super capacitor dan katalis pembuatan biodiesel.
DESKRIPSI IDE YANG DIAJUKAN
Arang bio secara umum didefinisikan sebagai produk yang
dihasilkan dari pengolahan termokimia biomassa dalam kodisi
lingkungan minim oksigen. Arang bio dapat diproduksi melalui proses
pirolisis, gasifikasi dan karbonisasi hidrothermal. Pembuatan arang bio
dari limbah tembakau akan dilakukan dengan pembakaran dengan
9
metode pirolisis berdasarkan metode Gonzales et al. (2009) yang
dilakukan sampai biomassa kering berubah menjadi arang. Proses
pirolisis akan dilakukan pada suhu 400600⁰C dalam beberapa hari
sampai arang bio didapatkan. Diharapkan rendemen yang dihasilkan
adalah sekitar 2040%. Aliran proses pembuatan arang bio yang diajukan
disajikan pada gambar 1.
Limbah tembakau
Pengecilan ukuran
Pengeringan
Pirolisis (400600⁰C)
Pendinginan
Pengecilan ukuran
Arang bio
Gambar 1. Alur produksi arang bio dari limbah tembakau
Arang bio yang diharapkan terproduksi adalah arang bio yang memiliki
luas permukaan tinggi dengan kadar abu yang rendah. Arang bio yang
didapatkan selanjutnya diolah sesuai dengan tujuan aplikasinya, antara
lain sebagai berikut:
1. Sebagai amelioran : Arang bio yang didapatkan selanjutnya
dicoarsing untuk mendapatkan ukuran butiran agak kasar yang
sesuai untuk aplikasi dicampur dengan tanah. Bubuk arang bio
10
selanjutnya dapat disimpan dengan dikemas dalam wadah tertutup
sebelum aplikasi. Tujuan penggunaan arang bio sebagai amelioran
adalah untuk memperbaiki tekstur tanah menjadi lebih gembur dan
meningkatkan kapasitan pertukaran kation tanah.
2. Sebagai pupuk slow release : arang bio yang berbentuk bubuk
selanjutnya akan diformulasikan dengan pupuk padat sesuai dengan
jenis pupuk yang diinginkan. Formulasi pupuk tersebut selanjutnya
dicetak dalam bentuk tablet atau granula dengan mesin cetak tablet.
Tablet yang didapatkan dapat langsung diaplikasikan sebagai pupuk
slow release. Tujuan dari penggunaan arang bio sebagai pupuk slow
release adalah untuk meningkatkan efisiensi pemupukan dan
menghambat terjadinya washout dan volatilisasi pupuk dengan
mengikat pupuk pada matriks arang bio.
3. Sebagai bahan filter air dan udara: Arang bio yang telah didapatkan
selanjutnya dihaluskan sampai didapatkan bentuk butiran agak
kasar. Selanjutnya arang bio dipress dengan mesin pembuat granula
sampai didapatkan bentuk menyerupai granula yang tabung tersebut
dapat dipasang pada saluran pemurnian air dan gas. Penggunaan
arang bio sebagai filter disebabkan karena arang bio mempunyai
gugus kelompok teroksigenasi seperti karboksil, hidroksil dan
fenolik yang dapat menjerap kontaminan air seperti logam berat.
11
DAMPAK INOVASI
Terdapat setidaknya 3 dampak inovasi utama pemanfaatan limbah
tembakau sebagai arang bio, antara lain:
1. Menyelesaikan permasalahan limbah tembakau dengan alternatif
yang mudah dan murah: dengan metode produksi arang bio yang
relatif mudah, segala jenis limbah tembakau baik itu akar, batang,
tulang daun dan seresah bisa diolah menjadi arang bio.
12
2. Menghasilkan produk diversifikasi tembakau yang fungsional dan
bernilai jual tinggi: Pemanfaatan arang bio tidak hanya terbatas
untuk digunakan sebagai amelioran tanah namun juga dapat
dikembangkan lebih jauh menjadi produk turunan lain seperti
arang aktif, filter air dan udara serta produk bernilai jual tinggi
lain.
3. Dapat menekan biaya pemeliharaan lahan pertanian: penggunaan
arang bio pada lahan pertanian dapat menekan biaya untuk
perawatan lahan dengan adanya arang bio, tekstur tanah dapat
dipertahankan dalam waktu yang lama dan mampu menekan
biaya pemupukan dikarenakan arang bio dapat meningkatkan
efisiensi pemupukan dan menghambat washout.
4. Berkontibusi positif terhadap upaya mitigasi terhadap perubahan
iklim: dengan berbagai sifat positif yang dimiliki oleh arang bio
sebagai amelioran tanah yang mampu meningkatkan efisiensi
pemupukan dan menghindari terjadinya washout, produksi dan
pemanfaatan arang bio dalam bidang pertanian dapat memberikan
kotribusi positif untuk menekan emisi gasgas rumah kaca.
PELUANG APLIKASI
Pada sektor pertembakauan, penggunaan arang bio dapat meningkatkan
performa lahan karena fungsinya sebagai amelioran. Selain itu, pada
pertanaman tembakau yang menghendaki dilakukan pada jenis tanah
gembur seperti tanah aluvial dan andosol dengan tekstur remah, gembur
dan mudah mengikat air, penggunaan arang bio sebagai amelioran
mampu menghasilkan tekstur tanah yang optimal pada pertanaman
tembakau. Selain itu, pertanaman tembakau merupakan budidaya intensif
13
pupuk sehingga penggunaan arang bio sebagai amelioran juga mampu
meningkatkan efisiensi pemupukan sehingga penggunaan pupuk dapat
dikurangi untuk mendapatkan efek yang tidak berbeda. Dengan hal
tersebut maka secara umum, penggunaan arang bio pada pertanaman
tembakau dapat menurunkan biaya produksi secara keseluruhan yang
disebabkan turunnya biaya pemeliharaan lahan dan biaya input produksi
dalam budidaya tembakau.
Selain itu, pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio juga dapat
menyelesaikan permasalahan limbah tembakau yang melimpah dan
belum optimal dimanfaatkan. Dengan pemanfaatannya sebagai arang bio,
budidaya dan proses pengolahan tembakau akan dapat mencapai
nirlimbah (zero waste) sehingga lebih ramah lingkungan.
KESIMPULAN
Pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio merupakan
alternatif pengolahan limbah yang potensial untuk dilakukan. Selain
mempunyai banyak kegunaan dalam sektor pertanian serta sektor lain.
Pemanfaatan limbah tembakau sebagai arang bio mampu memberikan
solusi holistik untuk menghasilkan produk bernilai tambah tinggi dan
memecahkan masalah praktik pemanfaatan limbah tembakau yang
merugikan sebelumnya serta meningkatkan kualitas lahan pertanian
secara umum dan pertanaman tembakau pada khususnya. Dalam
fungsinya sebagai amelioran tanah, penggunaan arang bio dapat
14
menurunkan biaya produksi secara keseluruhan yang disebabkan
turunnya biaya pemeliharaan lahan dan biaya input produksi dalam
budidaya tembakau. Sifatnya yang mampu meningkatkan efisiensi
pemupukan dan menghindari terjadinya washout, arang bio dapat
memberikan kotribusi positif pada perubahan iklim dengan menekan dan
mengurangi emisi gasgas rumah kaca.
DAFTAR PUSTAKA
Adams, R.M. 1990. The Role of Agriculture in Climate Change: A
Preliminary Evaluation of Emission Control Strategies. Proceeding.
Conference of Global Change: Economic Issues in Agriculture,
Forestry and Natural Resources. Washington, D.C. November 19
21, 1990.
Ditjenbun. 2016. Statistik Perkebunan 2016. Direktorat Jenderal
Perkebunan, Kementerian Pertanian, Jakarta.
González JF, Román S, Encinar JM, Martínez G. 2009. Pyrolysis of various
biomass residues and char utilization for the production of
15
activated carbons. Journal of Analytical and Applied Pyrolises,
85:134–41
Hertanto, S.C. 214. Merenda Laba dan Limbah Tembakau. Pusat Penelitian
Tembakau Klaten.
Kemenperin. 2017. Pengenaan Cukai Tiga Kali Lipat untuk Tembakau
Impor Dinilai Kontra Produktif. Diperoleh dari
http://www.kemenperin.go.id/artikel/13363/PengenaanCukai
TigaKaliLipatuntukTembakauImporDinilaiKontraProduktif.
Kookana RS, Sarmah AK, Van Zwieten L, Krull E, Singh B. 2011. Chapter
three –biochar application to soil: agronomic and environmental
benefits and unintended consequences. In: Donald LS, editor.
Advances in agronomy. San Diego: Academic Press; 103–43.
Liang B, Lehmann J, Solomon D, Kinyangi J, Grossman J, O’Neill B, et al.
2006. Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil
Science Society of America Journal, 70:1719–30
Statista. 2017. Leading tobacco producing countries worlwide in 2015.
Diperoleh
dari
https://www.statista.com/statistics/261173/leadingcountriesin
tobaccoproduction/
TIFAC. 2001. Nicotine and its Derivative from Tobacco Waste. Technology
Information, Forecasting and Assessment Council, Department of
Science and Technology. India.
WHO. 2016. Tobacco Atlas 2016. World Health Organization, Rome, Italy.
16
17