Degradasi Kayu

KARYA TULIS

DEGRADASI KAYU

Oleh :

ARIF NURYAWAN, S.Hut, M.Si NIP. 132 303 839

DEPARTEMEN KEHUTANAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

PENDAHULUAN

Kayu sebagai bahan biologis tidak terdegradasi atau rusak karena pengaruh waktu tetapi karena faktor eksternal. Berbagai macam faktor eksternal yang terdiri atas tumbuhan (bakteri, jamur), binatang (serangga, binatang laut), iklim, mekanis, kimia, panas, dapat menyebabkan degradasi dari penampakan, struktur, ataupun komposisi kimia kayu (Tsoumis, 1991). Tulisan berikut akan menguraikan faktor-faktor yang menyebabkan degradasi kayu beserta teknik mendeteksinya yang diambil dari pustaka yang relevan.

TUMBUHAN PENYEBAB DEGRADASI Bakteri

Bakteri dapat menyerang kayu yang terendam dalam air (termasuk air laut) dan terkubur dalam tanah karena bersifat anaerob.

Aktivitas bakteri dapat ditunjukkan melalui lubang atau kerusakan pada membran pit sapwood (gubal), erosi pada dinding sel, dan konsumsi isi sel parenkim, yang ditandai dengan peningkatan permeabilitas kayu (7-10 kali), pengurangan kekuatan (keuletan, tekan, lengkung), pelunturan warna (discolorations), pelunakan dari lapisan permukaan, dan penyusutan yang sangat tinggi.

Fungi (Jamur)

Ada 2 jenis fungi, yaitu jamur pewarna (stain) dan jamur pembusuk (decay)

Jamur pewarna menyebabkan pelunturan warna kayu, biasanya menyerang softwood (pinus, spruce, dll) dan jarang pada hardwood (poplar, beech, oak, ash, spesies kayu tropis), dengan subyek kayu gubal dari pohon tumbang, logs, dan produk kayu. Blue-stain biasa menyerang kayu pinus, menyebabkan warna kayu (yang berasal dari hifa) menjadi abu-abu kebiruan dan kehitaman, berbentuk tidak teratur/ seperti berbentuk baji.

Pencegahan blue-stain dilakukan dengan segera memindahkan kayu setelah penebangan dan sesegera mungkin untuk diproses, dikeringkan, atau disemprot/ direndam fungisida.

Akibat serangan jamur pewarna termasuk blue-stain :

# mengurangi nilai jual kayu yang dipasarkan tanpa dicat seperti flooring & mebel # kayu yang diserang blue-stain tidak cocok untuk penggunaan pembebanan/ tekanan, seperti alat pegangan, alat bantu olahraga atletik, tangga, panggung, dan bagian mesin karena diduga ada pengurangan keuletan hingga 15-30%

# permeabilitas berubah, ditunjukkan retensi dan penetrasi yang tidak konsisten # hasil produksi pulp menjadi lebih gelap sehingga proses bleaching lebih mahal # pengecatan dengan pengencer air berpengaruh pada hasil pengecatan

Pewarnaan kayu dapat disebabkan pula oleh mold (kapang)

Jamur pembusuk merupakan faktor terpenting yang mempengaruhi keawetan kayu, dipengaruhi oleh jenis kayu itu sendiri, kadar air, udara, panas, dan pH.

Ketahanan kayu terhadap serangan jamur pembusuk bervariasi tetapi tidak ada yang kebal. Hal ini diakibatkan oleh zat ekstraktif yang berbeda-beda daya racunnya dan adanya pati (starch) pada parenkim.

Ada 2 katagori utama pembusuk kayu berdasarkan penampakan busuknya kayu, yaitu brown rot dan white rot. Adapun katagori ketiga dikenal sebagai soft rot. Berikut penjelasan mengenai brown rot, white rot, dan soft rot :

Perbedaan Brown rot White rot Soft rot Penampakan kayu yang diserang berubah coklat, massanya dapat dengan mudah rusak atau menjadi debu hanya dengan tekanan jari, retakannya bisa searah atau tegak lurus serat, mirip seperti arang

nampak berpori atau seperti spon dengan kantung-kantung berwarna putih

kayu menjadi lembut, lebih gelap, dan ketika kering lapisan permukaannya menjadi retak dan gampang rusak. Di bawah

permukaan, kayu tetap keras dan sehat Bagian yang diserang selulosa dan hemiselulosa selulosa,hemiselulosa, dan lignin. selulosa dan hemiselulosa Kayu yang diserang pada umumnya soft wood

pada umumnya hard wood

kayu dengan kadar air sangat tinggi, terendam air (termasuk air laut), atau terkubur pada tanah lembab Penampakan serangan secara mikroskopis tidak ada penipisan dinding sel hingga tahap serangan akhir

terjadi penipisan dinding sel secara progresif melalui midle lamella pada tahap awal

adanya lubang-lubang poligon atau silinder dengan titik akhir pada dinding sel

BINATANG PENYEBAB DEGRADASI

Serangga (Insekta)

Secara umum serangga menyerang kayu dengan 3 tujuan utama yaitu sebagai tempat tinggal, sumber makanan, dan tempat berkembang biak.

Secara umum siklus hidup serangga terdiri atas 4 tahapan, yaitu telur, larva, pupa (nimpa), dan dewasa.

Kayu dapat dibebaskan dari serangan serangga perusak dengan sterilisasi pada suhu tinggi (50-600C) atau lebih tinggi, pemberian gas atau cairan beracun, perlakuan pengawetan kayu, upaya perlindungan seperti pengecatan dan pelapisan pernis, dan kontrol biologis.

Insekta utama penyerang kayu dan produk kayu ada 3 kelas, yaitu Coleoptera (bersayap tebal), Hymenoptera (bersayap tipis), dan Isoptera (bersayap sama)

Perbedaan Coleoptera Hymenoptera Isoptera Arti bersayap tebal bersayap tipis/

bersayap membran

bersayap sama

Jumlah sayap

4 (2 keras sebagai pelindung & 2 real fungsional)

4 (2 panjang & 2 lebih pendek)

4 (transparan & berukuran sama) Contoh

spesies & ciri khasnya

- Anobium punctatum De G

å kumbang furnitur biasa å sasaran softwood & hardwood å lubang bundar Ø 1,5 mm å hidup 2-10 tahun/ lebih

- Xestobium rufovillosum De G

å kumbang “death watch” å lebih menyukai hardwood å lubang bundar Ø 3 mm å hidup 1-4 tahun

- Lyctus linearis Goetze å kumbang bubuk

å lebih menyukai hardwood yang berpori besar

å lubang bundar Ø 1,5 mm å hidup 1-2 tahun

(2-3 bulan di daerah hangat) - Hylotrupes bajulus L. å kumbang rumah bertanduk panjang

å sasaran softwood & hardwood

å lubang bundar Ø 6-10 mm å hidup 10-12 tahun

- Bostrychus capucinus L.

- Platypus cylindricus Fab.

-Urocerus (Sirex) gigas L. å tawon kayu

å sasaran utama softwood å lubang bundar Ø<10mm å hidup 1-3 tahun

-Componotus

herculeanus L. & C. ligniperda Latr. å”carpenter ant”

å sasaran utama softwood å saluran-saluran

longitudinal

Rayap kayu kering

- Kalotermes sp. -Cryptotermes sp. -Neotermes sp.

Rayap tanah (subterranean) -Reticulitermes sp. -Coptotermes sp. -Heterotermes sp.

Binatang Laut (Marine Borer)

Marine borer utama penyerang kayu yang terendam air laut adalah Molusca dan Arthropoda (Kelas Crustacea)

Secara umum marine borer menyerang kayu dengan 3 tujuan utama yaitu sebagai tempat tinggal, sumber makanan, dan tempat berkembang biak, meskipun beberapa makanann utamanya plankton.

Serangan terhadap kayu yang terendam di laut dipengaruhi oleh faktor : jenis marine borer, suhu, kadar garam air laut (salinitas), simbiosis dengan jamur, dan jenis kayu (daya racun ekstraktif yang terkandung dalam kayu & kadar silika/ SiO2 pada kayu).

Perbedaan Molusca Arthropoda (Kelas Crustacea) Arti Hewan lunak Berkaki 8 (kelas

udang-udangan) Contoh spesies - Teredo

- Bankia - Martesia - Limnoria - Chelura - Sphaeroma Spesies penting

& ciri khasnya

Teredo navalis L., T.pedicellatus Quatr., T.utriculus Gmel. å cacing laut

å makanan kayu & plankton å masa hidup 1 tahun

å proteksi serangan dengan semen, plastik, metal, atau merendam kayu pada air tawar selama 2-3 minggu

Limnoria tripunctata Menzies., L.carinata Menzies,

L. lignorum Rathke

å proteksi serangan dengan merendam kayu pada air tawar atau mengubur dalam tanah akan mematikan limnoria kurang dari 2-3 minggu

FAKTOR IKLIM

Faktor iklim yang menyebabkan degradasi kayu adalah suhu, RH (kelembaban relatif), hujan, salju, udara, sinar matahari, dan polusi atmosfer (sulfur dioksida, dll) Akibat faktor iklim pengaruh terbesar pada bidang tangensial (dibandingkan radial

dan longitudinal), meliputi perubahan dimensi, bentuk, kembang-susut, bengkok, dan retak

Sinar matahari (bersama UV, radiasi, dan pengaruh faktor lain seperti suhu & oksigen) akan mengubah warna kayu, mengurangi kekuatan, menyebabkan retak, erosi permukaan, mengurangi tingkat polimerisasi selulosa, dan menyebabkan perubahan kimia kayu (degradasi lignin dari middle lamella)

FAKTOR MEKANIS

Kayu akan terdegradasi oleh faktor mekanis apabila digunakan sebagai produk kayu yang menerima beban secara berulang seperti bantalan kereta api, tangga, dan lantai. Ketahanan kayu terhadap degradasi oleh faktor mekanis dipengaruhi oleh jenis kayu

(kerapatan, kekerasan , dan sifat mekanis lainnya seperti tekan & tarik).

Bidang radial lebih tahan degradasi faktor mekanis dibanding bidang tangensial. Tetapi bidang transversal ternyata paling tahan terhadap degradasi faktor mekanis karena itu diaplikasikan untuk pembuatan lantai kayu (flooring/ parquet) (Zapata, 2003)

Telah dilakukan penelitian untuk menilai kerusakan karena faktor mekanis menggunakan Non Destructive Tests (pengujian tanpa perusakan), dengan cara pengamatan visual (observasi), getaran/ vibrasi, ultrasonik, dan emisi akustik. Hasil terbaik dilaporkan oleh Morlier (2000) dengan menggunakan pendekatan emisi akustik.

FAKTOR KIMIA

Ketahanan kayu terhadap asam lemah lebih tinggi dibandingkan pada baja.

Pengaruh bahan kimia terhadap degradasi kayu akan mengurangi kekuatan kayu, tergantung pada jenis kayu, macam dan konsentrasi bahan kimia, waktu, dan suhu. Ada studi yang menyatakan dengan konsentrasi 10% bahan kimia pada suhu 500C sebagian besar kayu akan kehilangan kekuatannya 0,5-0,75 kali kekuatan aslinya. Bahan alkali lebih bersifat merusak kayu, mengurangi keteguhan lentur (MOE),

kekuatan bengkok, dan tekan.

Secara umum softwood lebih tahan dibandingkan hardwood diduga karena softwood mengandung lebih sedikit hemiselulosa.

Bahan penghambat api (fire retardant) akan mengurangi MOR hingga 10% tetapi MOE tidak berpengaruh besar

FAKTOR PANAS

Suhu tinggi dapat menyebabkan dekomposisi kimia kayu, yaitu : karbon monoksida, asam formik dan asetat, metana, tar, dll.

Ketahanan kayu terhadap degradasi oleh faktor panas dipengaruhi oleh tingginya suhu, lama, cara pemanasan, KA kayu, dll.

Degradasi kayu karena faktor panas mengakibatkan kehilangan berat, perbedaan mikroskopis struktur kayu, pelunakan kayu, penyusutan yang meningkat, dan pengurangan kekuatan kayu.

Lignin merupakan komponen kimia kayu yang paling tahan degradasi oleh faktor panas dibandingkan hemiselulosa dan komponen kimia kayu lainnya.

Kayu dapat didegradasi oleh api. Pada suhu kritis ketahanan kayu terhadap api lebih baik daripada baja.

TEKNIK MENDETEKSI DEGRADASI KAYU

Ketahanan kayu terhadap faktor-faktor penyebab degradasi khususnya oleh mahluk biologis perusak kayu disebut keawetan (durability). Dewasa ini telah dicoba salah satu cara mendeteksi salah satu bentuk degradasi (busuk) pada kayu, dapat digunakan akustik-ultrasonik (Tiitta, et.al., 2001)

Sementara itu Bodig (2001) berpendapat biodegradasi dapat dihitung dengan metode NDE (Non Destructive Evaluation) yang merupakan salah satu peubah/ variabel dari sebuah fungsi bersama sejumlah besar material dan lingkungan yang dapat dituliskan : V = f (D, B, M, T, G, C, …), dengan :

V = output, M = moisture content = kadar air, f = fungsi, T : temperature, D = density = kerapatan, G = geometry = bentuk, B = biodegradasi, C = condition = kondisi

DAFTAR PUSTAKA

Bodig, J. 2001. The Process of NDE Research for Wood and Wood Composites. NDT.net Vol. 6 No.03. Maret.

M.E.Tiitta, F.C.Beal, and J.M.Biernacki. 2001. Classification study for using acoustic-ultrasonics to detect internal decay in glulam beams. Dalam Wood Science and Technology Journal Vol.35 No.1-2. Springer-Verlag Heidelberg.

Morlier, P. 2000. The contribution of NDT tools to assessment of mechanical damage in wood. Dalam Proceedings of the 12th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood. University of Western Hungary.Sopron. 13-15 September

Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood Structure, Properties, Utilization. Van Nostrand Reinhold New York

Zapata, J. 2003. Bolivian woods could find a niche in the German parquet market. Dalam Tropical Forest Update Vol.13 No.4. hal 20-22.

FAKTOR IKLIM

Faktor iklim yang menyebabkan degradasi kayu adalah suhu, RH (kelembaban relatif), hujan, salju, udara, sinar matahari, dan polusi atmosfer (sulfur dioksida, dll) Akibat faktor iklim pengaruh terbesar pada bidang tangensial (dibandingkan radial

dan longitudinal), meliputi perubahan dimensi, bentuk, kembang-susut, bengkok, dan retak

Sinar matahari (bersama UV, radiasi, dan pengaruh faktor lain seperti suhu & oksigen) akan mengubah warna kayu, mengurangi kekuatan, menyebabkan retak, erosi permukaan, mengurangi tingkat polimerisasi selulosa, dan menyebabkan perubahan kimia kayu (degradasi lignin dari middle lamella)

FAKTOR MEKANIS

Kayu akan terdegradasi oleh faktor mekanis apabila digunakan sebagai produk kayu yang menerima beban secara berulang seperti bantalan kereta api, tangga, dan lantai. Ketahanan kayu terhadap degradasi oleh faktor mekanis dipengaruhi oleh jenis kayu

(kerapatan, kekerasan , dan sifat mekanis lainnya seperti tekan & tarik).

Bidang radial lebih tahan degradasi faktor mekanis dibanding bidang tangensial. Tetapi bidang transversal ternyata paling tahan terhadap degradasi faktor mekanis karena itu diaplikasikan untuk pembuatan lantai kayu (flooring/ parquet) (Zapata, 2003)

Telah dilakukan penelitian untuk menilai kerusakan karena faktor mekanis menggunakan Non Destructive Tests (pengujian tanpa perusakan), dengan cara pengamatan visual (observasi), getaran/ vibrasi, ultrasonik, dan emisi akustik. Hasil terbaik dilaporkan oleh Morlier (2000) dengan menggunakan pendekatan emisi akustik.

FAKTOR KIMIA

Ketahanan kayu terhadap asam lemah lebih tinggi dibandingkan pada baja.

Pengaruh bahan kimia terhadap degradasi kayu akan mengurangi kekuatan kayu, tergantung pada jenis kayu, macam dan konsentrasi bahan kimia, waktu, dan suhu. Ada studi yang menyatakan dengan konsentrasi 10% bahan kimia pada suhu 500C sebagian besar kayu akan kehilangan kekuatannya 0,5-0,75 kali kekuatan aslinya. Bahan alkali lebih bersifat merusak kayu, mengurangi keteguhan lentur (MOE),

kekuatan bengkok, dan tekan.

Secara umum softwood lebih tahan dibandingkan hardwood diduga karena softwood mengandung lebih sedikit hemiselulosa.

Bahan penghambat api (fire retardant) akan mengurangi MOR hingga 10% tetapi MOE tidak berpengaruh besar

FAKTOR PANAS

Suhu tinggi dapat menyebabkan dekomposisi kimia kayu, yaitu : karbon monoksida, asam formik dan asetat, metana, tar, dll.

Ketahanan kayu terhadap degradasi oleh faktor panas dipengaruhi oleh tingginya suhu, lama, cara pemanasan, KA kayu, dll.

Degradasi kayu karena faktor panas mengakibatkan kehilangan berat, perbedaan mikroskopis struktur kayu, pelunakan kayu, penyusutan yang meningkat, dan pengurangan kekuatan kayu.

Lignin merupakan komponen kimia kayu yang paling tahan degradasi oleh faktor panas dibandingkan hemiselulosa dan komponen kimia kayu lainnya.

Kayu dapat didegradasi oleh api. Pada suhu kritis ketahanan kayu terhadap api lebih baik daripada baja.

TEKNIK MENDETEKSI DEGRADASI KAYU

Ketahanan kayu terhadap faktor-faktor penyebab degradasi khususnya oleh mahluk biologis perusak kayu disebut keawetan (durability). Dewasa ini telah dicoba salah satu cara mendeteksi salah satu bentuk degradasi (busuk) pada kayu, dapat digunakan akustik-ultrasonik (Tiitta, et.al., 2001)

Sementara itu Bodig (2001) berpendapat biodegradasi dapat dihitung dengan metode NDE (Non Destructive Evaluation) yang merupakan salah satu peubah/ variabel dari sebuah fungsi bersama sejumlah besar material dan lingkungan yang dapat dituliskan : V = f (D, B, M, T, G, C, …), dengan :

V = output, M = moisture content = kadar air, f = fungsi, T : temperature, D = density = kerapatan, G = geometry = bentuk, B = biodegradasi, C = condition = kondisi

DAFTAR PUSTAKA

Bodig, J. 2001. The Process of NDE Research for Wood and Wood Composites. NDT.net Vol. 6 No.03. Maret.

M.E.Tiitta, F.C.Beal, and J.M.Biernacki. 2001. Classification study for using acoustic-ultrasonics to detect internal decay in glulam beams. Dalam Wood Science and Technology Journal Vol.35 No.1-2. Springer-Verlag Heidelberg.

Morlier, P. 2000. The contribution of NDT tools to assessment of mechanical damage in wood. Dalam Proceedings of the 12th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood. University of Western Hungary.Sopron. 13-15 September

Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood Structure, Properties, Utilization. Van Nostrand Reinhold New York

Zapata, J. 2003. Bolivian woods could find a niche in the German parquet market. Dalam Tropical Forest Update Vol.13 No.4. hal 20-22.