Oleh Vivin Suryati (G621 08 252)
Ditulis dalam Ajang Pemilihan Mahasiswa Berprestasi (MAWAPRES) Tingkat Fakultas Pertanian Universitas Hasanuddin, 2011
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Minyak bumi merupakan kebutuhan dasar bagi dunia. Minyak bumi umumnya dimanfaatkan sebagai bahan bakar bagi kebutuhan transportasi dan mesin. Adanya perubahan gaya hidup masyarakat yang beralih ke dunia industri menuntut ketersediaan minyak bumi yang tinggi. Namun demikian, meningkatnya permintaan minyak dunia ternyata tidak dapat diimbangi oleh produksi minyak bumi yang bersumber dari energi fosil yang semakin langka.
Krisis energi yang melanda dunia pada akhirnya akan mengalihkan perhatian pemerintah di seluruh dunia termasuk Indonesia untuk mencari sumber energi pengganti minyak bumi. Fokus energi alternatif tidak hanya pada ketersediaan minyak yang tetapi juga terkait pada isu lingkungan. Energi alternatif tersebut seharusnya tidak menimbulkan polusi bagi lingkungan tetapi justru bersifat ramah lingkungan. Biodiesel, bioethanol dan biogas merupakan energi alternatif yang dianggap dapat menjadi bahan bakar yang dapat mengurangi emisi gas rumah kaca.
Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Terdapat banyak komoditas pertanian yang cukup potensial menjadi biodiesel, diantaranya adalah kelapa sawit, kelapa dan jarak. Akan tetapi pemanfaatan bahan pangan sebagai sumber energi alternatif secara tidak langsung akan mengganggu ketahanan pangan nasional dan isu krisis pangan. Biji Jarak pagar yang mengandung minyak 1590 kg/ha (Syah, 2006) dapat menjadi salah satu bahan dasar dalam pembuatan biodiesel.
Tujuan dan Kegunaan Penulisan
Karya Tulis ini bertujuan untuk mengetahui peluang pemanfaatan biodiesel dari biji tanaman jarak di Indonesia dan mengetahui kontribusi tanaman jarak pagar dalam upaya kelestarian lingkungan.
Penulisan ini berguna sebagai informasi bagi masyarakat tentang pemanfaatan tanaman biji jarak sebagai bakan bakar organik (biofuel) dan juga sebagai literatur dalam kajian lingkungan.
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Jarak Pagar
Tanaman Jarak Pagar termasuk family Euphhorbiaceae, satu famili dengan karet dan ubi kayu sehingga karakter biologinya tidak terlalu jauh berbeda. Berikut adalah klasifikasi tanaman jarak pagar (Hambali dkk, 2006):
Divisi : Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledonae
Ordo : Euphorbiales
Famili : Euphorbiaceae
Genus : Jatropha
Spesies : Jatropha curcas Linn.
Tanaman jarak pagar memiliki beberapa varietas, yaitu cape verde, nicarugua, ife-nigeria, dan nontoksik mexico. Umur tanaman jarak pagar dapat mencapai 50 tahun. Dalam siklus hidupnya, saat berumur 6 bulan, tanaman jarak pagar sudah mulai berbuah secara produktif dan pada umur 1 sampai 3 tahun, tanaman jarak pagar sudah mulai berbuah secara stabil. Morfologi tanaman jarak pagar adalah sebagai berikut (Priyanto, 2007):
1. Berupa perdu dengan tinggi 1 sampai 7 m, bercabang tidak teratur.
2. Batangnya berkayu, silindris, dan bila terluka mengeluarkan getah.
3. Daunnya berupa daun tunggal, berlekuk, bersudut tiga atau lima, dengan tulang daun menjari memiliki 1 sampai 7 tulang utama. Warna daun hijau dengan permukaan bagian bawah lebih pucat dibandingkan dengan bagian atas. Panjang tangkai daun 4 sampai 15 cm.
4. Memiliki bunga berwarna kuning kehijauan, berupa bunga majemuk berbentuk malai dan berumah satu. Bunga jantan dan bunga betina tersusun dalam rangkaian berbentuk cawan, muncul di ujung batang atau ketiak daun.
5. Buah jarak pagar berbentuk bulat telur, berdiameter 2 sampai 4 cm, serta berwarna hijau karena masih muda dan kuning jika masak. Buah jarak pagar terbagi menjadi tiga ruang yang masing-masing ruang berisi satu biji. Biji berbentuk bulat lonjong dengan warna coklat kehitaman. Panjang buah jarak adalah sekitar 2 cm dan tebal 1 cm.
Apabila tanaman jarak pagar ditanam sebagai tanaman pagar dengan jarak tanam 20 sampai 40 cm serta pencahayaan matahari yang terbatas, produktivitas biji tanaman ini 1 sampai 2 kg per pohon per tahun. Namun, jika ditanam dengan pencahayaan, pengomposan, dan pengairan yang baik, produktivitasnya bisa mencapai 2 sampai 5 kg per pohon per tahun.
Tanaman jarak pagar mudah beradaptasi dengan lingkungan. Bisa tumbuh baik di daerah yang memiliki ketinggian 0 sampai 2000 meter di atas permukaan laut dengan temperature 18 sampai 300C. Penanaman di daerah bertemperatur rendah (kurang dari 180C) bisa menghambat pertumbuhan tanaman jarak pagar. Sementara bila ditanam di daerah yang bertemperatur tinggi (lebih dari 350C) akan menyebabkan daun dan bunga berguguran,buah kering sehingga produksi menurun. Curah hujan yang cocok untuk tanaman jarak pagar adalah 300 sampai 1200 mm per tahun. Tanaman ini dapat tumbuh di daerah yang kurang subur, asalkan memiliki drainase baik, tidak tergenang, dan pH tanah 5 sampai 6,5.
Biodiesel Jarak Pagar
Pemanfaatan biji jarak sebagai minyak didasarkan pada kandungan minyak pada biji jarak yang cukup tinggi yaitu 1590 kg/hektar atau setera dengan
Tabel 1. Daftar Tanaman yang Mengandung Minyak
No Nama Tanaman Kandungan Minyak Per hektar Setara US gallon /acre
Kilogram Liter
1 Jagung 145 172 18
2 Jambu mete 148 176 19
3 Gandul 183 217 23
4 Kapas 273 325 35
5 Ganja 305 363 39
6 Kedelai 375 446 48
7 Kopi 386 459 49
8 Rami 402 178 51
9 Biji Labu 449 534 57
10 Ketumbar 450 536 57
No Nama Tanaman Kandungan Minyak Per hektar Setara US gallon /acre
Kilogram Liter
11 Wijen 585 696 74
12 Beras 696 828 88
13 Cokelat 863 1026 110
14 Kacang Tanah 890 1059 113
15 Lobak 1000 1190 127
15 Zaitun 1019 1212 129
16 Kemiri 1505 1791 191
17 Jarak pagar 1590 1892 202
18 Avokad 2217 2638 282
19 Kelapa 2260 2689 278
20 Kelapa sawit 5000 8950 635
Sumber : Syah, 2006
Pengembangan tanaman jarak pagar sebagai bahan baku diesel dibandingkan dengan tanaman lainnya adalah karena jarak pagar menghasilkan minyak yang tidak dapat dikonsumsi oleh manusia sehingga tidak mengalami persaingan dengan minyak untuk pangan. Indonesia sebagai daerah atau kawasan tropis mendukung pertumbuhan tanaman jarak (Syah, 2007).
Tanaman jarak pagar menghasilkan biji yang terdiri dari 60% berat kernel (daging biji) dan 40 % berat kulit. Satu daging biji terkandung sekitar 30% minyak SJO (Straight jathropa oil) dan 70 % sisanya berupa ampas. Biji jarak yang akan dipilih dalam pembuatan biodiesel adalah biji jarak kering dengan kadar air ideal 6%.
Biji jarak pagar yang telah terpilih dikukus dalam sterilizer dengan temperature 1700C selama 30 menit. Proses pengukusan bertujuan untuk menggumpalkan protein yang ada dalam biji jarak pagar sehingga proses ekstraksi berjalan secara efisien. Biji jarak yang telah dipanaskan digerus menggunakan mesin crusher untuk melepaskan bagian daging dan kulit bijinya, lalu dipisahkan menggunakan separator. Pengupasan biji juga dapat dilakukan dengan menggunakan tangan. Tahapan selanjutnya adalah pengepresan untuk menghasilkan minyak mentah jarak pagar (Priyanto, 2007).
Gambar 1. Diagram Alir Proses Pengambilan Minyak dari Biji Jarak Pagar
Biodiesel diproses berdasarkan reaksi kimia yang disebut degan transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya adalah mereaksikan minyak nabati dengan methanol atau etanol, yang dibantu dengan katalisator soda api (NaOH) atau KOH. Tranesterifikasi merupakan suatu reksi kesetimbangan. Untuk mendorong reaksi agar bergerak ke kanan sehingga dihasilkan metal ester (biodiesel) maka diperlukan metanol. Reaksi tranesterifikasi triglliserida dengan metanol untuk menghasilkan metal ester adalah sebagai berikut:
O
R1 C OCH2 HOCH2
O Katalis O
R2 C OCH +3CH3OH HOCH + 3R C OCH3
O
R3 C OCH2 HOCH2
Trigliserida Metanol Gliserol Biodiesel
Gambar 2. Reaksi Transesterifikasi
Diagram alir produksi biodiesel skala pilot plant (Hambali, 2006):
Gambar 3. Diagram Alir Proses Pembuatan Biodiesel dari Minyak Jarak
Minyak mentah jarak pagar atau minyak nabati ini harus dimurnikan terlebih dahulu. Proses pemurnian dibagi menjadi dua yaitu proses pemisahan gum (degumming) dan pemisahan asam lemak bebas (netralisasi atau deasidifikasi). Degumming dilakukan dengan menambahkan asam fosfat ke dalam minyak, lalu memanaskannya hingga membentuk senyawa fosfolipid yang lebih mudah terpisah dari minyak. Kemudian dilanjutkan dengan proses pemusingan (sentrifusi). Netralisasi dilakukan dengan mereaksikan asam lemak bebas dengan basa atau pereaksi lainnya hingga membentuk sabun. Bisa juga dilakukan dengan cara penyulingan (deasifikasi).
Proses pembuatan biodiesel diawali dengan memanaskan minyak jarak pada suhu 50 sampai 550C. Katalis (NaOH) dilarutkan dalam metanol pada wadah yang berbeda. Campuran katalis dan metanol dimasukkan ke dalam bejana minyak jarak. Untuk menghindari terjadinya penguapan metanol, campuran katalis dan metanol dimasukkan langsung pada bagian bawah bejana minyak jarak. Metil ester (biodiesel) sudah dapat diperoleh setelah 30 menit dan dapat dipisahkan dari gliserol yang terbentuk setelah didiamkan selama 24 jam (Hambali, 2006).
Terdapat beberapa faktor yang akan mempengaruhi rendemen ester yang dihasilkan pada reaksi trasesterifikasi. Faktor tersebut adalah rasio molar antara trigliserida dan alkohol, jenis katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku yang dapat menghambat reaksi. Faktor lain yang ikut mempengaruhi kandungan ester pada biodiesel adalah kandungan gliserol, jenis alkohol yang digunakan pada transesterifikasi, jumlah katalis sisa, dan kandungan sabun.
Pada gambar 3 terlihat bahwa pada proses transesterifikasi, selain menghasilkan biodiesel, terdapat hasil atau produk sampingan yaitu gliserin (gliserol). Gliserin ini dapat dimanfaatkan dalam pembuatan sabun. Bahan baku sabun ini berperan sebagai pelembab (moistourising).
Biodiesel dalam Menjawab Kelangkaan Minyak Nasional
Aplikasi biodiesel jarak pagar secara langsung pada mesin diesel (pengganti solar fosil) masih jarang dilakukan. Mekasnisme pencampuran dengan kombinasi dan proporsi tertentu banyak diaplikasikan dalam pemanfaatan biodiesel. Pertama, biodiesel dicampur dengan solar, komposisi 20% biodiesel dan 80% solar (B-20). Kedua biodiesel dicampur dengan komposisi 10% biodiesel dan 90% solar (B-10).
Tabel 2. Produksi Biodiesel di Beberapa Negara Eropa (‘1000 ton)
Negara Tahun
2002 2003 2004 2005
Jerman 450 715 1088 1900-2100
Perancis 366 357 502 600-800
Italia 210 273 419 500-550
Austria 25 32 100 150
Negara Tahun
2002 2003 2004 2005
Denmark 10 41 44 30-40
Inggris 3 9 15 250
Sumber : harian Kompas, 2005 dalam Susilo (2006).
Di Indonesia, PT Pertamina (persero) hanya mampu menyediakan biosolar di empat SPBU di Jakarta dengan volume 10.000 liter per SPBU (2007). Volume biosolar yang masih sangat minim tersebut membuka peluang bagi pengembangan biodiesel. Hal ini didukung oleh usaha pemerintah yang menetapkan bahwa pada tahun 2010 biodiesel akan menggantikan 10% dari konsumsi solar bersubsidi (kebutuhan nasional 14,5 juta kiloliter pertahun)
Tabel 3. Proyeksi Timnas Pengembangan BBN akan Kebutuhan Biodiesel 2005-2010
Tahun Kebutuhan Biodiesel (Juta kiloliter)
2007 1,20
2008 1,22
2009 1,23
2010 1,24
Sumber : Bahan Departemen ESDM, diolah dalam (Priyanto, 2007)
Tabel 4. Perkembangan Kebutuhan Bahan Bakar Solar di Indonesia
No Tahun Keterangan
1 1996-1997 Kebutuhan Solar 19,3 juta kilo liter
2 1997-1998 Kebutuhan Solar 22,2 juta kilo liter
3 1999-2000 Impor BBM dalam negeri 31,707 juta barel
4 2000 Indonesia sudah mengimpor 5-6 miliar liter pertahun
5 2005 Subsidi solar sebagian besar dicabut dan harga disesuaikan dengan harga minyak dunia
6 2007-2015 Kebutuhan Solar 19,3 juta kilo liter
Sumber : Kompas, 18 Maret 2002 dalam Susilo, 2006.
Minyak jarak pagar diharapkan menjadi minyak atau lemak nonpangan sebagai bahan baku utama pembuatan biodiesel. Hambatan utama yang dihadapi dalam pengembangan biodiesel dari minyak jarak pagar adalah ketersediaan bahan baku yang masih sangat rendah, mengingat perkebunannya baru dikembangkan. Oleh karena itu, diperlukan percepatan usaha budi daya jarak pagar yang produktif untuk memenuhi kebutuhan bahan baku industry biodiesel nasional.
Jarak Pagar dan Lingkungan Hidup
Jarak Pagar dan Pemanasan Global
Pemanasan global adalah adanya proses peningkatan suhu rata-rata atmosfer, laut, dan daratan bumi. Penelitian menunjukkan bahwa suhu rata-rata global pada permukaan Bumi telah meningkat 0.74 ± 0.18 °C (1.33 ± 0.32 °F) selama seratus tahun terakhir. Pemanasan sebesar itu telah menimbulkan perubahan pada iklim bumi yang ditandai dengan meningkatnya jumlah presipitasi (baik berupa hujan maupun salju), perubahan pola angin serta aspek-aspek cuaca ekstrim seperti kemarau, presipitasi berat, gelombang panas dan intensitas topan tropis.
Penyebab terjadinya peningkatan suhu rata-rata pada permukaan bumi disebabkan karena siklus alami maupun karena aktivitas manusia yang berkontribusi pada peningkatan konsentrasi gas-gas rumah kaca. Siklus alami meliputi variasi matahari dan efek umpan balik.
Segala sumber energi yang terdapat di bumi berasal dari matahari. Sebagian besar energi tersebut berbentuk radiasi gelombang pendek, termasuk cahaya tampak. Ketika energi ini tiba permukaan bumi, ia berubah dari cahaya menjadi panas yang menghangatkan bumi. Permukaan bumi akan menyerap sebagian panas dan memantulkan kembali sisanya. Sebagian dari panas ini berwujud radiasi infra merah gelombang panjang ke angkasa luar. Namun sebagian panas tetap terperangkap di atmosfer bumi akibat menumpuknya jumlah gas rumah kaca antara lain uap air, karbon dioksida, dan metana yang menjadi perangkap gelombang radiasi ini. Gas-gas ini menyerap dan memantulkan kembali radiasi gelombang yang dipancarkan bumi dan akibatnya panas tersebut akan tersimpan di permukaan bumi. Keadaan ini terjadi terus menerus sehingga mengakibatkan suhu rata-rata tahunan bumi terus meningkat. Gas-gas tersebut berfungsi sebagaimana gas dalam rumah kaca. Dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas-gas ini di atmosfer, semakin banyak panas yang terperangkap di bawahnya.
Pada dasarnya efek rumah kaca ini sangat dibutuhkan oleh segala makhluk hidup yang ada di bumi, karena tanpanya, planet ini akan menjadi sangat dingin. Dengan temperatur rata-rata sebesar 15 °C (59 °F), bumi sebenarnya telah lebih panas 33 °C (59 °F) dari temperaturnya semula, jika tidak ada efek rumah kaca, suhu bumi hanya -18 °C sehingga es akan menutupi seluruh permukaan Bumi. Akan tetapi sebaliknya, apabila gas-gas tersebut telah berlebihan di atmosfer, akan mengakibatkan pemanasan global. Berikut adalah Gas-gas rumah kaca yang menyebabkan pemanasan global:
Tabel 5. Gas Rumah Kaca
Gas Rumah kaca Sumber
Karbon dioksida (CO2) Pembakaran bahan bakar fosil, transportasi, deforestasi, pertanian
Metan (CH4) Pertanian, perubahan tata guna lahan, pembakaran biomassa, tempat pembuangan akhir sampah, industry
Nitrous oksida (N2O) Pembakaran bahan bakar fosil, industri, pertanian
Hidrofluorokarbon (HFCs) Industri manufaktur, industri pendingin (freon), penggunaan aerosol
Perfluorokarbon (PFCs) Industri manufaktur, industri pendingan (freon), penggunaan aerosol
Sulfur heksafluorida (SF6) Transmisi listrik, manufaktur, industri pendingin (freon), penggunaan aerosol
Sumber : KLH (2004)
Hasil kajian ekologi modern dan lingkungan hidup (environmental studies) yang dilakukan para ilmuwan sudah memperingatkan bahwa pembakaran bahan bakar fosil sangat mungkin merubah susunan dan kandungan gas-gas yang berada di lapisan atas atmosfer bumi. Kondisi ini kemungkinan akan meningkatkan suhu rata-rata permukaan bumi. Peringatan tersebut sudah mulai terbukti pada tahun 1957, ketika ditemukan adanya peningkatan karbondioksida (CO2) di puncak gunung api Mauna Loa di Kepulauan Hawaii. Pada tahun 1995, suatu panel para pakar erkemuka dunia yang diorganisir oleh Program Lingkungan Hidup PBB (UNEP) dan organisasi Meteorologi Inggris dan Universitas east Anglia melaporkan bahwa suhu permukaan bumi telah mencapai 14,84 0C, atau 0,660C lebih panas dari rata-rata suhu permukaan bumi selama ini. Kondisi di atas semakin membuka peluang penggunaan bahan bakar terbarukan.
Emisi biodiesel jauh lebih rendah daripada emisi diesel minyak bumi. Biodiesel mempunyai karakteristik emisi sebagai berikut:
1. Emisi karbon dioksida netto (CO2) berkurang 100 %
2. Emisi sulfur dioksida berkurang 100%
3. Emisi debu berkurang 40 sampai 60 %
4. Emisi karbon monoksida (CO) berkurang 10 sampai 50 %
5. Emisi hidrokarbon berkurang 10 sampai 50 %
6. Hidrokarbon aromatic polisiklik (PAH) berkurang, terutama PAH yang beracun, seperti : phenanthren berkurang 97%, benzofloroanthen berkurang 56 %, benzapyren berkurang 71 %, serta aldehida dan senyawa aromatic berkurang 13%
Kajian menunjukkan bahwa biodiesel dapat didegradasi secara biologis empat kali lebih cepat daripada bahan bakar diesel minyak bumi, yaitu mencapai 98% dalam tiga minggu. Akibat biodegradasi secara biologis, emisi dan bau yang tidak sedap dapat dikurangi. Dengan demikian, pemanfaatan biodiesel secara langsung akan berdampak pada upaya mengurangi laju pemanasan global.
Jarak Pagar dan Erosi Tanah
Erosi dapat juga disebut pengikisan atau kelongsoran merupakan proses penghanyutan tanah oleh desakan-desakan atau kekuatan air atau angin, baik yang berlangsung secara alamiah ataupun sebagai akibat tindakan/perbuatan manusia. Oleh karena itu, terjadinya erosi dapat dibedakan menjadi normal/geological Erosion dan Accelerated Erosion. Efektifitas tanaman dalam mencegah erosi tergantung pada tinggi dan kontinuitas kanopi, kerapatan penutupan lahan, dan kerapatan perakaran. Kelompok variabel yang dipengaruhi oleh system pengelolaan adalah tajuk tanaman, mulsa sisa-sisa tanaman, sisa-sisa tanaman yang dibenamkan ke dalam tanah, pengaruh residual pengelolaan tanah, dan interaksi antara variabel-variabel tersebut (Kartasapoetra, 2005).
Dari aspek kajian konservasi tanah, tanaman jarak pagar dapat memperbaiki kondisi lingkungan yang rusak. Hal ini didukung oleh tanaman jarak yang mempunyai sistem perakaran yang mampu menahan air dan tanah sehingga tahan terhadap kekeringan serta berfungsi sebagai tanaman penahan erosi (Hambali, 2006).
Jarak Pagar dan Pertanian Organik
Kajian menunjukkan bahwa biodiesel dapat didegradasi secara biologis empat kali lebih cepat daripada bahan bakar diesel minyak bumi, yaitu mencapai 98% dalam tiga minggu. Akibat biodegradasi secara biologis, emisi dan bau yang tidak sedap dapat dikurangi.
Hasil samping biodiesel jarak berupa bungkil dapat sangat bermanfaat bagi lingkungan. Bungkil jarak mengandung protein hingga 60% yang apabila dilakukan proses detoksifikasi akan sangat berpotensi sebagai sumber pakan ternak. Kompos dan briket adalah pemanfaatan alain dari bungkil. Pemanfaatan sebagai kompos didasarkan pada kandungan unsur NPK pada ampas biji jarak tersebut. Berikut adalah kandungan pupuk organik pada bungkil jarak
Tabel 6. Kandungan Nitrogen (N), Fosfor (P), dan Kalium (K) Ampas Biji Jarak dan Pupuk Kandang
Pupuk Organik Nitrogen(%) P2O5(%) K2O5(%)
Ampas Biji Jarak Pagar 4,44 2,09 1,68
Ampas Biji Jarak Kepyar 5,50 1,80 1,00
Sumber : Infotek Jarak Pagar, Volume 1, Nomor 3, Maret 2006 dalam Priyanto (2007).
Penggunaan pupuk organik akan mengurangi residu pestisida pada buah atau biji yang dihasilkan tanaman. Ampas biji jarak merupakan salah satu bentuk pupuk organik yang dapat mensubtitusi ketergantungan petani terhadap pupuk kimia dan pestisida. Oleh karena itu, penggunaan ampas jarak sebagai pupuk secara tidak langsung akan mensosialisaikan pupuk organik kepada masyarakat, khususnya dalam lingkup petani.
METODOLOGI
Karya tulis ini menggunakan metode simulasi. Pada simulasi diperlukan data dan informsai dari berbagai sumber atau literatur. Data yang diperlukan antara lain adalah produksi biji jarak per pohon, komposisi biji, rendemen minyak biji jarak. Sedangkan untuk simulasi kontribusi jarak dalam penurunan laju erosi dilakukan dengan menggunakan data faktor tanaman ubi kayu, curah hujan, dan faktor erosi lainnya.
Produksi biodiesel dari tanaman jarak dan kontribusi tanaman jarak dalam penurunan laju erosi diprediksi dengan melakukan sebuah simulasi pada komputer dengan program Matlab 7.1. Hasil simulasi kemudian diplot dengan menggunakan Microsoft Excel untuk menggambarkan grafik Pendugaan Produksi Biji Jarak.
Program Pendugaan Produksi Biji Jarak menggunakan beberapa asumsi. Asumsi pertama adalah simulasi dilakukan pada lahan seluas 100x100 m atau 1 ha, dengan jarak tanam 1x1 meter. Asumsi kedua adalah program ini tidak memasukkan faktor gangguan hama dan penyakit tanaman dalam produksi tanaman jarak. Simulasi menampilkan komposisi dari kulit biji, kernel, bungkil, dan biodiesel (lampiran 1).
Program Pendugaan kontribusi faktor konservasi lahan dengan vegetasi terhadap laju erosi juga menggunakan batasan program yaitu faktor keseragaman tanah pada lahan. Diasumsikan bahwa terdapat dua lahan yang memiliki karakteristik yang sama namun dengan tindakan konservasi yang berbeda. Program simulasi (lampiran 3).
HASIL ANALISIS
Hasil
Berdasarkan informasi dan data yang telah diolah, maka diperoleh hasil analisis sebagai berikut:
Tabel 7. Hasil Simulasi Estimasi Produksi Biji Jarak
Tahun Biji Jarak (kg) Kernel (kg) Kulit Biji (kg) Bungkil (kg) Biodiesel(kg)
1 20000 12000 8000 8400 3600
2 20000 12000 8000 8400 3600
3 20000 12000 8000 8400 3600
4 20000 12000 8000 8400 3600
5 20000 12000 8000 8400 3600
6 40000 24000 16000 16800 7200
7 40000 24000 16000 16800 7200
8 40000 24000 16000 16800 7200
9 40000 24000 16000 16800 7200
10 40000 24000 16000 16800 7200
11 40000 24000 16000 16800 7200
12 40000 24000 16000 16800 7200
13 40000 24000 16000 16800 7200
14 40000 24000 16000 16800 7200
15 40000 24000 16000 16800 7200
16 40000 24000 16000 16800 7200
17 40000 24000 16000 16800 7200
18 40000 24000 16000 16800 7200
19 40000 24000 16000 16800 7200
20 40000 24000 16000 16800 7200
21 20000 12000 8000 8400 3600
22 20000 12000 8000 8400 3600
23 20000 12000 8000 8400 3600
24 20000 12000 8000 8400 3600
25 20000 12000 8000 8400 3600
Sumber : Data Primer setelah Diolah, 2011.
Peranan tanaman jarak terhadap penurunan laju erosi dapat dilihat pada lampiran 4.
Apabila, data di atas direpresentasikan ke dalam bentuk grafik, maka akan diperoleh hasil sebagai berikut
Gambar 4. Grafik Pendugaan Produksi Biodiesel Biji Jarak/ha
Pembahasan
Tanaman biji jarak diasumsikan akan berproduksi dari tahun pertama setelah penanaman hingga tahun ke-25. Pada tahun ke-1 hingga ke-5 produksi biji jarak hanya 2 kg/pohon/tahun. Memasuki tahun ke-6 sampai tahun ke-20, produksi biji jarak rata-rata meningkat menjadi 4 kg/pohon/tahun. Setelah tahun ke-20 produksi kembali menurun dengan hanya 2 kg/pohon/tahun. Asumsi ini didasarkan pada siklus produksi tumbuhan, dimana pada awal pertumbuhan, tanaman akan menghasilkan biji dalam jumlah yang masih sedikit. Setelah dewasa, tanaman akan berproduksi maksimal dan setelah itu, akan terjadi fase penurunan produksi hingga tanaman mati. Tanaman Jarak akan berproduksi maksimal pada tahun ke-5.
Tabel 3 menunjukkan bahwa pada tahun pertama hingga tahun ke-5, biji jarak 20.000 kg dapat menghasilkan biodiesel 3600 kg. Biji jarak 40.000 kg dapat menghasilkan biodiesel 7200 kg. Untuk memnuhi kebutuhan biodiesel nasional (tabel 2) sekitar 1,2 jutakiloliter atau setara dengan 1,008378 jutakg, maka diperlukan 5,608 juta kg buah jarak. Bila produksi sebuah pohon jarak adalah 2 kg/pohon, maka untuk memperoleh biji jarak 5,608 jutakg jarak, maka dibutuhkan tanaman jarak 2,808 juta pohon dengan luas lahan 2,808 juta ha (jarak tanam adalah 1 x 1 meter). Menurut Hambali, dkk (2005), Lahan kritis yang potensial sebagai lahan tanaman jarak di Indonesia adalah Wilayah Indonesia Timur terutama Nusa Tenggara Barat, Nusa Tenggara Timur, Sulawesi Tenggara, Gorontalo, Maluku, dan Papua.
Tabel dan grafik menunjukkan bahwa, produksi biodiesel dari tanaman jarak akan menghasilkan hasil samping yang dapat dimanfaatkan yaitu kulit dan bungkil. 20.000 kg biji jarak dapat menghasilkan 8400 kg bungkil atau setara dengan 42% dari biji jarak dan kulit biji 40%. Kalkulasi total ampas jarak yaitu kulit biji dan bungkil adalah 82% atau 16.400 kg merupakan jumlah yang sangat besar. Ampas jarak ini dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik karena mengandung unsur Nitrogen, Fosfor, dan Kalium (tabel 6).
Lampiran 4 menunjukkan bahwa tanaman jarak yang masih satu family dengan tanaman ubi kayu memiliki kontribusi dalam mengurangi laju erosi lahan. Hal ini terkait dengan fungsi tanaman jarak sebagai canopy (tanaman penutup lahan) sehingga akan mengurangi laju run off yang akan mengakibatkan terkikisnya lapisan atas tanah atau erosi. Hal ini sesuai dengan Kartasapoetra, (2005) bahwa efektifitas tanaman dalam mencegah erosi tergantung pada tinggi dan kontinuitas kanopi, kerapatan penutupan lahan, dan kerapatan perakaran. Kelompok variabel yang dipengaruhi oleh system pengelolaan adalah tajuk tanaman, mulsa sisa-sisa tanaman, sisa-sisa tanaman yang dibenamkan ke dalam tanah, pengaruh residual pengelolaan tanah, dan interaksi antara variabel-variabel tersebut. Adanya budidaya tanaman Jarak secara implisit dalam kapasitas besar akan mampu menyerap gas karbondioksida secara maksimal. Upaya ini akan mengurangi efek pemanasan global.
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis terhadap kajian dan penelusuran literatur maka dapat ditarik kesimpulan bahwa:
1. Untuk memenuhi kebutuhan biodiesel nasional 1,24 jutakiloliter diperlukan biji jarak 5,608 jutakg jarak dengan jumlah tanaman jarak 2,808 juta pohon dengan luas lahan 2,808 juta ha (jarak tanam adalah 1 x 1 meter).
2. Hasil samping produksi biodiesel berupa kulit biji jarak dan bungkil dapat dimanfaatkan sebagai kompos dan pakan ternak karena mengandung protein 60% .
3. Pembudidayaan jarak pagar dapat mengurangi laju erosi pada suatu lahan dan dapat mengurangi laju pemanasan global.
Saran
Tanaman Jarak Pagar merupakan salah satu komoditi pertanian yang memberikan peluang besar dalam upaya menangani krisis energi bahan bakar dan juga upaya penyelamatan lingkungan. Kajian dan penelitian lebih lanjut tentang faktor-faktor yang mempengaruhi rendemen minyak perlu dilakukan untuk menghasilkan biodiesel dalam kualitas dan kuantitas yang baik dalam upaya untuk mengimbangi kebutuhan energi yang terus meningkat yang diikuti dengan peningkatan volume kendaraan setiap tahun. Promosi budidaya jarak pagar perlu digalakkan dalam upaya menyelamatkan lingkungan dari polusi udara, pemanasan global dan juga erosi lahan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim a, 2009. Adaptasi Pertanian dalam Pemanasan Global.
http://aa-pemanasanglobal.blogspot.com/2009/05/adaptasi-pertanian-dalam- pemanasan.html.
Anonim b, 2009. Dampak Global Warming. http://acehpedia.org/Dampak_Global_Warming. A
Anonim. 2010. Pemanasan Global. http://id.wikipedia.org/wiki/Pemanasan_global.
Aprimadini, Eva. 2008. Perubahan Iklim Global dan kaitannya dengan Pengendalian Pencemaran Air.
http://www.tenangjaya.com/index.php/relevan-artikel/perubahan-iklim-global-dan-kaitannya.htm.
Hambali, Erliza dkk. 2006. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Jakarta. Penebar Swadaya.
Kartasapoetra, A.G, dkk. 2005. Teknologi Konservasi Tanah dan Air. Rineka Cipta. Jakarta.
Suripin. 2001. Pelestarian Sumber Daya Tanah dan Air. Penerbit Andi. Jakarta.
Susilo, Bambang. 2006. Biodiesel Pemanfaatan Biji Jarak Sebagai Alternatif Bahan Bakar. Surabaya. Trubus Agrisarana.
Syah, Andi Nur Alam. 2006. Biodiesel Jarak Pagar. Agromedia Pustaka.
Lampiran 1: Program Simulasi Produksi Biodiesel
% Program Menghitung Produksi Biodiesel dan Hasil Samping Limbah Jarak
A=10000; % Luas lahan dalam (m2)
Panjang=1;
Lebar=1;
disp ('PREDIKSI PRODUKSI BIODIESEL DAN HASIL SAMPING LIMBAH JARAK')
disp ('Waktu Biji_Jarak Kernel Kulit_Biji Bungkil Biodiesel')
disp ('(tahun) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)')
disp (' ')
JarakTanam=Panjang*Lebar;
Pohon=A/JarakTanam;
for i=1:5;
t=i;
Biji_Jarak=Pohon*2;
Kernel=0.6*Biji_Jarak;
Kulit_Biji=Biji_Jarak-Kernel;
BD=0.3*Kernel;
Bungkil=0.7*Kernel;
fprintf('%i %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f\n',t,Biji_Jarak,Kernel,Kulit_Biji,Bungkil,BD)
end
for i=6:20;
t=i;
Biji_Jarak=Pohon*4;
Kernel=0.6*Biji_Jarak;
Kulit_Biji=Biji_Jarak-Kernel;
BD=0.3*Kernel;
Bungkil=0.7*Kernel;
fprintf('%i %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f\n',t,Biji_Jarak,Kernel,Kulit_Biji,Bungkil,BD)
end
for i=21:50;
t=i;
Biji_Jarak=Pohon*2;
Kernel=0.6*Biji_Jarak;
Kulit_Biji=Biji_Jarak-Kernel;
BD=0.3*Kernel;
Bungkil=0.7*Kernel;
fprintf('%i %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f\n',t,Biji_Jarak,Kernel,Kulit_Biji,Bungkil,BD)
if i>=25
disp('Tanaman Jarak sudah tidak produktif lagi')
break
end
end
t(i)=t;
Biji_Jarak(i)=Biji_Jarak;
Kulit_Biji(i)=Kulit_Biji;
Kernel(i)=Kernel;
BD(i)=BD;
Bungkil(i)=Bungkil;
i_max=i;
for k=1:i;
end
fprintf('%i %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f %5.2f\n',t(k),Biji_Jarak(k),Kernel(k),Kulit_Biji(k),Bungkil(k),BD(k))
plot (t, Kulit_Biji)
xlabel('Waktu (tahun)')
ylabel('Bungkil (kg/tahun)')
Lampiran 2 : Hasil Simulasi Produksi Biodiesel
PREDIKSI PRODUKSI BIODIESEL DAN HASIL SAMPING LIMBAH JARAK
Waktu Biji_Jarak Kernel Kulit_Biji Bungkil Biodiesel
(tahun) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)
1 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
2 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
3 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
4 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
5 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
6 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
7 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
8 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
9 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
10 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
11 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
12 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
13 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
14 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
15 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
16 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
17 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
18 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
19 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
20 40000.00 24000.00 16000.00 16800.00 7200.00
21 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
22 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
23 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
24 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
25 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
Tanaman Jarak sudah tidak produktif lagi
25 20000.00 12000.00 8000.00 8400.00 3600.00
Lampiran 3: Program Simulasi Laju Erosi
Program Untuk Lahan 1 (Dengan Terrasering)
%PROGRAM PREDIKSI EROSI LAHAN DENGAN PERSAMAAN USLE
% Menghitung Nilai erosivitas hujan,
r=2.5608; % R adalah curah hujan tahunan
R=2.34*(r^1.98);
% Menghiting Nilai erodibilitas tanah,k
M=210; % tekstur tanah lempung berat
P=2; % permeabilitas lambat
S=2; % struktur tanah granuler halus
O=0.5; % persentase kandungan bahan organik pada tanah)
k=(2.713*(10^-4)*(12-O)*(M^1.14)+3.25*(S-2)+2.5*(P-3)/100);
%Menghitung Faktor panjang dan Kemiringan lereng,LS
L=1000; % panjang lereng dalam m
s=1; % kemiringan dalam satuan derajat
z=0.2; % konstansa yang bergantung pada nilai s
LS=((L/22)^z)*(0.006541*(s^2)+0.0456*s+0.065);
%Menginput faktor Tanaman penutup dan manajemen tanaman
C=0.8; % lahan ditanami dengan ubi kayu
%Menginput faktor Konservasi Praktis
P=0.04; % dilakukan sistem terrasering pada lahan dengan konstruksi baik
disp('TABEL HASIL SIMULASI ing EROSI LAHAN')
disp('waktu Erosi Tingkat Erosi')
disp(' ')
E_a=0;
for i=1:10;
t=i; %diasumsikan bahwa erosi akan berlanjut pada 10 tahun
E_a=E_a+(R*k*LS*C*P);
fprintf('%i %18.2f\n', t, E_a)
if E_a < 1.75
disp(' Tingkat Erosi Sangat Ringan')
elseif (E_a>1.75)&(E_a<17.50)
disp(' Tingkat Erosi Ringan')
elseif (E_a>17.50)&(E_a<46.25)
disp(' Tingkat Erosi Sedang')
elseif (E_a>46.25)&(E_a<92.50)
disp(' Tingkat Erosi Berat')
else
disp(' Tingkat Erosi Sangat Berat')
end
end
t(i)=t;
E_a(i)=E_a;
i_max=i;
for k=1:i_max;
end
fprintf('%i %4.2f\n', t(k), E_a(k));
plot(t,E_a)
xlabel('Waktu(tahun)')
ylabel('Erosi (ton/ha/tahun)')
Program Untuk Lahan ke-2
Pada program ini, nilai faktor konservasi praktis (P) diubah dengan nilai 1,00 (nilai P untuk tanah tanpa tindakan pengendalian erosi)
%PROGRAM PREDIKSI EROSI LAHAN DENGAN PERSAMAAN USLE
% Menghitung Nilai erosivitas hujan,
r=2.5608; % R adalah curah hujan tahunan
R=2.34*(r^1.98);
% Menghiting Nilai erodibilitas tanah,k
M=210; % tekstur tanah lempung berat
P=2; % permeabilitas lambat
S=2; % struktur tanah granuler halus
O=0.5; % persentase kandungan bahan organik pada tanah)
k=(2.713*(10^-4)*(12-O)*(M^1.14)+3.25*(S-2)+2.5*(P-3)/100);
%Menghitung Faktor panjang dan Kemiringan lereng,LS
L=1000; % panjang lereng dalam m
s=1; % kemiringan dalam satuan derajat
z=0.2; % konstansa yang bergantung pada nilai s
LS=((L/22)^z)*(0.006541*(s^2)+0.0456*s+0.065);
%Menginput faktor Tanaman penutup dan manajemen tanaman
C=0.8; % lahan ditanami dengan ubi kayu
%Menginput faktor Konservasi Praktis
P=1.00; %tidak dilakukan tindakan pengendalian erosi
%Menghitung Tanah tererosi
disp('TABEL HASIL SIMULASI EROSI LAHAN')
disp('waktu Erosi Tingkat Erosi')
disp(' ')
E_a=0;
for i=1:10;
t=i; %diasumsikan bahwa erosi akan berlanjut pada 10 tahun
E_a=E_a+(R*k*LS*C*P);
fprintf('%i %18.2f\n', t, E_a)
if E_a < 1.75
disp(' Tingkat Erosi Sangat Ringan')
elseif (E_a>1.75)&(E_a<17.50)
disp(' Tingkat Erosi Ringan')
elseif (E_a>17.50)&(E_a<46.25)
disp(' Tingkat Erosi Sedang')
elseif (E_a>46.25)&(E_a<92.50)
disp(' Tingkat Erosi Berat')
else
disp(' Tingkat Erosi Sangat Berat')
end
end
t(i)=t;
E_a(i)=E_a;
i_max=i;
for k=1:i_max;
end
fprintf('%i %4.2f\n', t(k), E_a(k));
plot(t,E_a)
xlabel('Waktu(tahun)')
ylabel('Erosi (ton/ha/tahun)')
Lampiran 4: Hasil Simulasi Laju Erosi
a. Lahan dengan Tindakan Konservasi (Terrasering)
TABEL HASIL SIMULASI EROSI LAHAN
waktu Erosi Tingkat Erosi
1 0.16
Tingkat Erosi Sangat Ringan
2 0.33
Tingkat Erosi Sangat Ringan
3 0.49
Tingkat Erosi Sangat Ringan
4 0.66
Tingkat Erosi Sangat Ringan
5 0.82
Tingkat Erosi Sangat Ringan
6 0.99
Tingkat Erosi Sangat Ringan
7 1.15
Tingkat Erosi Sangat Ringan
8 1.32
Tingkat Erosi Sangat Ringan
9 1.48
Tingkat Erosi Sangat Ringan
10 1.65
Tingkat Erosi Sangat Ringan
z
b. Lahan Tanpa Tindakan Konservasi
TABEL HASIL SIMULASI EROSI LAHAN
waktu Erosi Tingkat Erosi
1 4.12
Tingkat Erosi Ringan
2 8.24
Tingkat Erosi Ringan
3 12.35
Tingkat Erosi Ringan
4 16.47
Tingkat Erosi Ringan
5 20.59
Tingkat Erosi Sedang
6 24.71
Tingkat Erosi Sedang
7 28.83
Tingkat Erosi Sedang
8 32.94
Tingkat Erosi Sedang
9 37.06
Tingkat Erosi Sedang
10 41.18
Tingkat Erosi Sedang
Tidak ada komentar:
Posting Komentar