[Catatan Editor: Saat ini ada banyak desain tungku biochar yang ditujukan untuk berbagai skala dan penggunaan akhir. Desain khusus yang disampaikan di sini adalah desain favorit staf pertanian ECHO Asia, karena kemampuannya untuk menghasilkan materi terpirolisis dan cuka kayu dalam jumlah yang lebih besar pada saat yang bersamaan. Desain ini ditemukan oleh salah seorang mitra lokal Thailand sehingga penghargaan harus diberikan untuknya. Terima kasih kepada Bapak Arun Waikham yang telah mengizinkan kami membagikan desain Anda dengan jejaring ECHO.]
|
ISTILAH-ISTILAH PENTING |
|
Pembakaran: Reaksi ketika bahan bakar dipanaskan dan bereaksi dengan oksigen. |
|
Pirolisis: Suatu proses dekomposisi termal (pembakaran) tanpa adanya oksigen. |
|
Bahan Organik: Semua bahan yang mengandung karbon, mis. kayu kecil, bambu, sekam padi, pupuk kandang kering, dll. |
|
Cuka Kayu: Juga dikenal sebagai 'asap cair', produk sampingan dari pirolisis ini dapat digunakan sebagai pestisida alami atau pengatur pertumbuhan tanaman. |
Apa Itu Biochar?
Biochar adalah suatu arang yang terbuat dari berbagai bahan organik yang telah mengalami proses pirolisis, yaitu lingkungan dengan panas tinggi dan oksigen rendah. Proses yang sederhana namun unik ini, memungkinkan retensi dan pelestarian karbon yang biasanya hilang dalam proses pembakaran. Selama proses pembakaran (api normal), karbon bersentuhan dengan oksigen dan hilang ke atmosfer melalui terbentuknya karbon dioksida (CO²) dalam asap. Perbedaan dalam proses ini sangat penting dan dapat dimanfaatkan di pertanian skala-kecil untuk menyediakan bahan berbasis-karbon yang berharga, yang digunakan untuk memperbaiki tanah, menyaring air, bahkan untuk menjalankan mesin berbahan gas/uap.
Berdasarkan definisinya, arang hanya bisa disebut 'biochar' setelah arang tersebut dicampur atau 'diisi' dengan bahan-bahan biologis seperti kompos, pupuk, pupuk kandang, atau urin. Kombinasi bahan-bahan inilah yang membentuk dasar untuk sebutan 'biochar'. Di dalam dirinya sendiri, arang hanya memiliki kegunaan dan nilai yang relatif terbatas. Namun, bila dikombinasikan dengan bahan-bahan yang disebutkan di atas, biochar dapat menjadi amandemen tanah dan pupuk yang berharga.
Arang berkualitas tinggi mempertahankan struktur karbon aslinya, membuatnya sangat berpori, bermuatan listrik, dengan luas permukaan yang besar. Dalam bentuk ini, arang dapat bertindak sebagai spons dan dapat digunakan untuk menampung nutrisi, air, dan
khususnya kehidupan biologis, misalnya mikroorganisme (Baca: ‘Biochar – Rumah Organik untuk Mikroba Tanah/Biochar – an Organic House for Soil Microbes)’. Saat 'diisi' seperti yang dijelaskan sebelumnya, karbon dapat digunakan untuk memegang dan mempertahankan unsur-unsur penting ini, membuatnya menjadi sebuah substrat yang bermanfaat untuk bedeng-bedeng taman, campuran pot tanaman, dan berbagai jenis perbaikan tanah lainnya. Biochar juga berguna untuk mengendalikan keasaman tanah. Dengan pH yang tinggi, biochar memiliki kemampuan untuk meningkatkan pH dari waktu ke waktu bila digunakan pada tanah yang masam, yang banyak terdapat di daerah tropis.
Gambar 1. Produksi arang berkualitas tinggi dan cuka kayu mentah setelah satu kali pembakaran dengan tungku biochar 'serba-bisa'. Foto diambil di ECHO Asia Small Farm Resource Center, Chiang Mai, Thailand.
Apa Itu Cuka Kayu?
Cuka kayu, yang juga dikenal sebagai 'asap cair' atau 'asam kayu' adalah produk sampingan dari pirolisis bahan berbasis-karbon. Dikenal secara kimia sebagai asam piroligenous, cuka kayu mengandung aseton, asam asetat, dan metanol, tetapi sebagian besar (90%) terdiri dari air. Dari sekian banyak kegunaan potensialnya, cuka kayu terutama digunakan sebagai pestisida alami dan sebagai pengatur tumbuh tanaman. Penting untuk dicatat bahwa cuka kayu harus diencerkan dengan air sebelum diberikan ke tanaman (Burnette, 2010).
Untuk memurnikan cuka kayu agar bisa digunakan, cairan kental berwarna cokelat yang dikumpulkan selama produksi arang dibiarkan tersegel dalam wadah selama dua hingga empat bulan. Selama waktu itu komponen akan mengendap menjadi empat lapisan berbeda. Lapisan pertama dan kedua di bagian bawah wadah akan berwarna hitam, mengandung tar kayu dan tar pitch (*residu hasil distilasi tar—penerjemah). Lapisan ketiga (terletak di bawah cairan lapisan atas) adalah bagian cuka kayu yang dapat digunakan. Komponen ini akan berwarna kuning muda sampai coklat kemerahan. Lapisan keempat (paling atas) diklasifikasikan sebagai minyak ringan dan mengandung skim tar kayu di bagian atas (Burnette, 2010).
Manfaat Lain dari Arang untuk Pertanian
Penyaring Air
Pada saat arang berkualitas tinggi (arang aktif) berhasil dibuat, hasilnya akan sangat cocok untuk sistem penyaringan air, dan merupakan salah satu komponen kunci dalam filter air bio-pasir yang umum digunakan. Bentuk arang yang sangat berpori ini memiliki kemampuan untuk menyerap dan menarik berbagai bahan kimia dan senyawa berbahaya yang terkandung dalam air.
Suplemen Pakan Ternak
Serupa dengan penggunaannya sebagai penyaring air, arang aktif juga dapat digunakan sebagai suplemen obat-obatan dalam pakan ternak, baik karena kemampuannya untuk menyerap senyawa berbahaya, maupun karena kemampuannya menetralkan asam sebab arang ini mempunyai pH rendah.
Media Tanam untuk Bibit
Lihat Catatan Teknis ECHO #97 ‘Pengelolaan Pembibitan Skala Kecil/Small-scale Nursery management’ untuk mengetahui cara-cara memanfaatkan biochar.
Manfaat Lebih Luas dari Produksi Biochar
Produksi biochar dalam skala ini menawarkan peluang kecil namun penting untuk mengatasi tantangan-tantangan terkait iklim, yang dihadapi di seluruh dunia. Proses ini menawarkan kesempatan untuk mempertahankan karbon yaitu kemampuan untuk menangkap dan menyimpan karbon, yang jika tidak demikian pasti akan hilang ke atmosfer melalui asap. Selain manfaat penggunaan biochar untuk memperbaiki tanah, biochar juga memberikan alternatif untuk pembakaran sisa tanaman dan limbah, yang dilanjutkan dengan hilangnya karbon ke atmosfer. Ini sangat penting terutama di belahan dunia di mana pembakaran sisa tanaman sering dilakukan sehingga menyebabkan buruknya kualitas udara.
Spesifikasi Desain
Desain berikut ini mengacu pada tungku aluminium multi guna yang mampu secara efisien menghasilkan arang dan cuka kayu berkualitas. Desain khusus ini unik karena membatasi kontak bahan organik dengan oksigen dan nyala api langsung, dan memiliki ruang kondensasi yang terpasang untuk menampung cuka kayu yang dikumpulkan dari asap. Banyak desain tungku lainnya yang beredar, termasuk yang paling umum dijumpai yaitu Barrel Kiln 200-L, tetapi yang masih sangat sederhana (Burnette, 2013).
Perhatikan bahwa dalam desain ini ada pemisahan dengan sumber panas utama. Tungku khusus ini telah dirancang untuk diletakkan di atas api, atau sumber panas, dan menghindari kontak langsung antara api dan bahan karbon di dalamnya (lihat kembali Gambar 1).
Gambar 3. Sketsa tungku biochar “serba bisa”. Dalam desain ini, asap dibelokkan melalui sebuah kondenser (yang dihubungkan ke sebuah pipa untuk memungkinkan siklus aliran air sejuk) bagi produksi cuka kayu dan kembali ke tabung utama untuk “dibakar-kembali”
Gambar 4. Dengan tinggi 90cm dan diameter 59cm, desain ini mempunyai cerobong asap yang ada di dalam, melaluinya asap ditarik keluar dan dilewatkan kepada sebuah kondensor, kemudian di belokkan kembali ke bagian atas tabung untuk “dibakar-kembali”
Gambar 5. Bagian dalam dari tungku biochar “serba-bisa”. Bahan bakar (materi apa saja yang berbasis-karbon) ditempatkan di dalam dan di sekitar cerobong asap dan disegel secara menyeluruh untuk menghindari kontak dengan api dan oksigen.
Gambar 6. Spesifikasi desain bagian dalam cerobong asap.
Gambar 7. Spesifikasi desain ruang kondensasi (diameter 17cm). Didisain untuk dihubungkan dengan pipa air, untuk memutar air dingin melalui ruangan. Di bagian bawah ruang, akan dikumpulkan cuka kayu yang sudah terkondensasi dan akhirnya keluar melalui katup yang mengatur melimpahnya cuka kayu untuk dikumpulkan.
Hasil Biochar
Desain tungku ini memiliki volume sekitar 250 L. Saat diisi dengan potongan kayu kecil (menggunakan sumpit yang dibeli dari pasar lokal), kami mendapati bahwa tungku itu menampung sekitar 35 kg bahan kering. Setelah pirolisis selama kurang lebih 4 jam, dihasilkan kurang-lebih 10kg biochar jadi dan 10 L cuka kayu mentah.
Kesimpulan
Biochar berbeda dari arang terutama dalam hal penggunaan akhirnya, biasanya sebagai amandemen tanah dan bahan 'saraf-karbon'. Oleh karena itu, penting untuk menegaskan kembali bahwa biochar dalam bentuk ini paling efektif digunakan untuk memproses bahan-bahan limbah pertanian. Oleh sebab itu, pakan ternak (berbahan karbon) yang diproduksi hanya untuk tujuan menghasilkan biochar tentu akan meleset dari sasaran untuk mempertahankan karbon. Disarankan agar produk-produk limbah pertanian dan produk sampingan lainnya digunakan untuk tujuan pembuatan biochar.
PUSTAKA
Burnette, R. 2010. An Introduction to Wood Vinegar. ECHO Asia Notes. 7: 4-10. Available: https://www.echocommunity.org/en/resources/01ccd8a8-aa01-44c0-bd61-d62d8206eb26
Burnette, R. 2013. Charcoal Production in 200-Liter Horizontal Drum Kilns . ECHO Technical Notes. 76: 1-8. Available: https://www.echocommunity.org/en/resources/069529b4-0ce4-475c-99b8-326957e3afa7
Fifer, G., T. Motis. 2021. Small-scale Nursery Management. ECHO Technical Notes. 97: 1-20. Available: https://www.echocommunity.org/en/resources/f18a5550-662c-4838-86b4-a1b8a2b2347f
Hugill, B. 2013. Biochar – an Organic House for Soil Microbes. ECHO Technical Notes. 75: 1-4. Available: https://www.echocommunity.org/en/resources/070b6c33-4118-43c2-a26c-af58c60fe51a