Pembuatan Arang Sekam Sebagai Media Tanam Hidroponik

Salah satu sistem hidroponik yang banyak dijumpai adalah sistem hidroponik substrat. Pada sistem hidroponik ini, larutan nutrisi dialirkan kesekitar daerah perakaran setiap beberapa waktu. Debit larutan nutrisi yang diberikan disesuaikan dengan kondisi dan jenis tanaman yang ditanam. Selain debit larutan nutrisi dan kandungannya, hal lain yang harus diperhatikan dalam sistem hidroponik ini adalah media tanam yang dipergunakan (Rest, 2004).

Media tanam adalah media yang digunakan sebagai tempat untuk akar, atau bakal akar tumbuh dan berkembang. Media tanam yang digunakan dalam sistem hidroponik substrat dapat berupa media tanam organik seperti arang sekam (Suhardiyanto, 2010)

Proses penggilingan padi biasanya menghasilkan sekam sekitar 20-30%. (Irzaman, 2010). Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis, terdiri dari belahan lemma dan palea yang saling bertautan (Sipahutar, ?). Sekam merupakan bahan yang baik untuk digunakan sebagai media tanam dan pembibitan, karena nutrisinya yang kaya. Menurut DTC-IPB (Nugraha dan Setiawati, 2001), sekam mengandung 1,33% zat arang, 1,54% hidrogen, 16,96% silika, dan 33,64% oksigen.

Akan tetapi, bila sekam digunakan langsung sebagai media tumbuh tanaman akan mendorong tumbuhnya bakteri pembusuk akar dan jamur rhizophonia (Nugraha dan Setiawati, 2001). Oleh karena itu, sekam perlu diolah sedemikian rupa sehingga menjadi arang (char) yang sifat fisik dan kimianya menjadi lebih sesuai bagi tanaman.

METODE-METODE PEMBUATAN ARANG SEKAM

Metode pembuatan arang sekam dapat dilakukan dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan sistem drum statis. Caranya drum statis diisi penuh dengan sekam kering, kemudian ditutup dan dipasang cerobong asap. Proses selanjutnya adalah menyemprotkan minyak tanah pada lapisan sekam paling atas kemudian dibakar. Pembakaran sekam dimulai dari lapisan paling atas dan sekam yang telah menjadi bara api akan merembetkan api ke lapisan bawah. Cara ini membutuhkan waktu 2-3 jam dengan hasil sekam yang tidak terbakar kurang dari 1% dan kadar abu 5% (Nugraha dan Setiawati, 2001).

Cara lain yaitu pembakaran dengan sistem cerobong asap. Cerobong mempunyai diameter 10 cm, tinggi 1 m dan di sepanjang silinder dibuat lubang. Pada bagian bawah cerobong dibuat rumah cerobong berbentuk segi empat. Pembuatan arang sekam dilakukan dengan cara meletakkan bara api di lantai kemudian ditutup dengan rumah cerobong. Sekam kering ditumpukkan di sekitar cerobong sehingga ter-jadi perambatan panas dalam tumpukan sekam. Sekam yang telah menjadi bara selanjutnya didinginkan sehingga terbentuk arang sekam. Pembakaran sekam dengan sistem cerobong asap menghasilkan rendemen arang 75,46% dengan kadar air 7,35% dan kadar abu 1% (Nugraha dan Setiawati, 2001).

PEMBUATAN ARANG SEKAM DENGAN METODE AYAKAN

Pembuatan arang sekam metode ayakan adalah metode yang paling mudah dan sederhana. Peralatan yang dibutuhkan hanya ayakan pasir berbahan kawat dengan lubang-lubang sedikit lebih kecil dari sekam padi segar dan sekop bergagang panjang untuk mengaduk sekam. Untuk membantu proses pembuatan sebaiknya disiapkan juga kertas koran dan sumber air yang cukup. Pembakaran dengan metode ayakan ini dapat menggunakan kayu atau pun bahan bakar padat lainnya. Sebagai bahan baku utama, sekam kering dapat diperoleh dari tempat-tempat penggilingan padi cukup dengan harga Rp 100,00 per kg. Berikut tahap-tahap pembuatan arang sekam dengan metode ayakan:

1.    Ayakan disiapkan di tempat terbuka dan dekat dengan sumber air. Kemudian diletakkan kertas koran di atasnya sampai tidak ada celah. Kertas koran berfungsi sebagai alas agar sekam tidak serta merta jatuh ke dalam api dan mencegah pembakaran yang tidak merata.

2.    Sekam yang sudah dikeringkan matahari kemudian dituang di atas kertas koran sebagian. Banyaknya sekam yang dituangkan pada tiap proses disesuaikan dengan kapasitas dan kekuatan ayakan. Bila penuangan melebihi kapasitas, pembakaran akan cenderung tidak merata.

3.    Bahan bakar diletakkan di bawah ayakan, kemudian dibakar dengan sedikit kertas untuk memicu api dengan lebih cepat. Penggunaan minyak tanah atau pun petroleum di sini tidak dianjurkan, karena dapat membentuk lidah api yang terlalu besar dan sulit dikendalikan.

4.    Setelah api membakar kertas koran yang digunakan sebagai alas sekam, maka giliran sekam yang akan terbakar sedikit demi sedikit. Untuk meratakan pembakaran sekam pada seluruh sisi ayakan maka sekam perlu diaduk-aduk dengan bantuan sekop. Pengadukan dibarengi dengan memukul-mukul sekam pada ayakan agar sekam yang kering jatuh ke bawah ayakan.

5.    Sekam yang telah terbakar akan turun dari ayakan dengan sendirinya sebagai arang sekam.

6.    Setelah semua arang sekam jatuh ke bawah ayakan kemudian diratakan kembali panasnya dengan menggunakan sekop. Setelah pembakaran merata, seluruh arang sekam dapat didinginkan dengan disiram air sambil tetap diaduk untuk menghentikan proses pemanasan.

7.    Arang sekam yang telah didinginkan dapat langsung dipakai atau dijemur terlebih dahulu untuk kemudian disimpan.

Arang sekam yang sudah jadi, komponen lignin dan selulosanya terpecah oleh menjadi persenyawaan karbon yang lebih sederhana. Kandungan nutrisi bahan pasca karbonisasi menurut Jamradloedluk dan Wiriyaumpaiwong (2007) dapat berbeda-beda dan berubah kadarnya menurut angka angka pemanasannya. Persentase C, H, dan N tertinggi diperoleh dari pemanasan 5,105-5,966 kal/gram. Sedangkan Si tertinggi diperoleh dari angka pemanasan yang sedikit lebih rendah, yaitu 4,069-5,265 kal/gram.

Arang sekam mempunyai karakteristik ringan (berat jenis 0.2 kg/l), kasar sehingga sirkulasi udara tinggi, kapasitas menahan air tinggi, berwarna hitam sehingga dapat mengabsorbsi sinar matahari dengan efektif. Rongganya banyak sehingga aerasi dan drainasenya baik, hal ini juga mempermudah pergerakan akar tanaman dalam media tanam tersebut. Arang sekam telah steril, karena saat pembuatannya sekam telah mendapat panas yang tinggi karena proses pembakaran sehingga tidak memerlukan desinfeksi dengan kemikalia apapun. Mempunyai daya melapuk lambat dan dianggap dapat bertahan kira-kira satu tahun sehingga dapat digunakan beberapa kali (Wuryaningsih, 2008). Arang sekam memiliki nilai permeabilitas sebesar 32.89 cm/jam (Patappa, 2001).

Pada prinsipnya, pembuatan arang sekam merupakan proses karbonisasi (Jamradloedluk dan Wiriyaumpaiwong, 2007) material melalui pengeringan. Proses karbonisasi yang ideal terdiri dari dua tahap pokok, yaitu pertama pengeringan dengan matahari, kamudian pengeringan dengan pirolisis.

Pengeringan dengan matahari bertujuan mengurangi lengas sekam yang terlalu tinggi serta mempercepat proses pirolisis. Biasanya pengeringan sekam dilakukan pasca panen padi atau sebelum padi digiling. Pengeringan dengan matahari akan menyisakan kadar air dalam sekam sekitar 10%.

Sheth and Babu (2006) mendefinisikan pirolisis sebagai dekomposisi thermal material organik pada suasana inert (tanpa kehadiran oksigen) yang akan menyebabkan terbentuknya senyawa volatil. Pirolisis pada umumnya diawali pada suhu 200°C dan bertahan pada suhu sekitar 450-500°C. menurut Danarto dkk. (2010), pirolisis suatu biomassa akan menghasilkan tiga macam produk, yaitu produk gas, cair (bio-oil), dan padat (char). Jumlah produk gas, cair dan char tergantung pada jenis prosesnya (suhu dan waktu pirolisis). Metode carbonization menghasilkan lebih banyak hasil padat dibandingkan dengan metode lainnya. Metode ini dijalankan pada suhu sekitar 400°C-500°C dengan waktu pirolisis yang lebih lama (sekitar 2 jam).

Pirolisis sempurna akan hanya meninggalkan karbon (Danarto dkk., 2010). Namun pirolisis sempurna tidak pernah terjadi, karena pemanasan dengan pembakaran selalu membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi. Oleh sebab itu, pembuatan arang sekam ini juga tidak bisa lepas dari hasil sampingannya, yaitu gas (emulsi) yang terlihat sebagai asap pada saat pembakaran dan abu.

Abu sekam masih dapat dimanfaatkan untuk pengolahan karet. Pencampuran 6 bagian abu sekam dengan 10 bagian karet alam menghasilkan karet dengan kekuatan renggang 207 kg/cm2 dan elastisitas 63,6 kg/cm2. Sifat perpanjangan karet juga lebih baik dibanding yang diolah menggunakan kaolin atau tanah liat. Karet yang diolah menggunakan abu sekam sebagai bahan penguat mempunyai sifat medium thermal black (Nugraha dan Setiawati, 2001).

Akan tetapi, hasil sampingan berupa asap tidak dapat dimanfaatkan kecuali jika dalam prosesnya asap tersebut disaring atau diendapkan sehingga tidak terlepas ke udara. Asap yang terlepas ke atmosfer mengandung karbon monoksida, karbon dioksida, dan gas-gas lain yang memberikan kontribusi bagi terjadinya efek rumah kaca dan pemanasan global. Maka dari itu, di kemudian hari perlu diupayakan teknik pembuatan arang sekam yang lebih efektif.

PENUTUP

Pada prinsipnya, pembuatan arang sekam merupakan proses karbonisasi sekam melalui pengeringan. Proses karbonisasi yang ideal terdiri dari dua tahap pokok, yaitu pertama pengeringan dengan matahari, kamudian pengeringan dengan pirolisis tidak sempurna yang menghasilkan padatan arang sekam dan hasil sampingan berupa gas-gas. Arang sekam yang dihasilkan dari proses karbonasi memiliki sifat fisik dan kimia yang sesuai untuk media tanam sistem hidroponik substrat.

DAFTAR PUSTAKA

Danarto, Y.C., A. Nur, D.P. Setiawan, N.D. Kuncoro. 2010. Pengaruh Waktu Operasi Terhadap Karakteristik Char Hasil Pirolisis Sekam Padi Sebagai Bahan Pembuatan Nano Structured Supermicrosporous Carbon. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”, Yogyakarta.

Irzaman. 2010. Silikon Murni dari Sekam Padi. . Diakses 31 Oktober 2012.

Jamradloedluk, J. and S. Wiriyaumpaiwong. 2007. Production and characterization of rice husk based charcoal briquettes. KKU Engineering Journal 34: 391-398.

Nugraha, S., dan J. Setiawati. 2001. Peluang Agribisnis Arang Sekam. Balai Penelitian Pascapanen Pertanian, Jakarta.

Patappa A.2001. Rancang Bangun dan Unjuk Kinerja Sistem Kendali Otomatik On-Off untuk Pengendalian Kelembaban Media Tanam Hidroponik Pada Budidaya Paprika (Capsicum annum L. Var Grossum). Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Rest H. 2004. Hydroponic Food Production. Sixth Edition. Newconcept Press, New Jersey.

Sheth, P.N., and Babu, B.V.. 2006. Kinetic Modelling of the Pyrolysis of Biomass. Proceedings of National Conference on Environmental Conservation.

Sipahutar, D. ?. Teknologi Briket Sekam Padi. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Riau, Pekanbaru.

Suhardiyanto, H. 2010. Media Tanam Pada Sistem Hidroponik. IPB, Bogor.

Wuryaningsih S. 2008. Media Tanam Tanaman Hias. . Diakses 31 Oktober 2012.