Karakteristik Tanaman Jagung Sebagai Bahan Baku Bioenergi PDF

Preview

Summary

KARAKTERISTIK TANAMAN JAGUNG SEBAGAI BAHAN BAKU BIOENERGI Syukri M Nur Sangatta, Kutai Timur - Kalimantan Timur 02 BIOENERGI UTAMA INDONESIA KARAKTERISTIK TANAMAN JAGUNG SEBAGAI BAHAN BAKU BIOENERGI { Syukri M Nur } Pengantar Tanaman jagung (Zea mays) merupakan tanaman andalan Indonesia karena selai...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Karakteristik Tanaman Jagung Sebagai Bahan Baku Bioenergi Syukri Muhammad Nur

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Int egrasi Tanaman Ternak Solusi Meningkat kan Pendapat an Pet ani at man roja PROSIDING SEMINAR DAN LOKAKARYA NASIONAL Peran Perguruan T inggi Pert anian dalam Menghasil… Muhammad Habibullah 3. Isi Prosiding(1) Ansgarius Rat no

KARAKTERISTIK TANAMAN JAGUNG SEBAGAI BAHAN BAKU BIOENERGI

Syukri M Nur Sangatta, Kutai Timur - Kalimantan Timur

02

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

KARAKTERISTIK TANAMAN JAGUNG SEBAGAI BAHAN BAKU BIOENERGI { Syukri M Nur }

PENGANTAR Tanaman jagung (Zea mays) merupakan tanaman andalan Indonesia karena selain digunakan sebagai bahan pangan di sebagian wilayah di tanah air ini, juga menjadi bahan utama untuk pakan ternak. Kendati tanaman jagung dibudidayakan untuk kebutuhan bahan pangan dan pakan, tetapi dalam prespektif energi terbarukan tanaman tersebut juga memiliki potensi sebagai bahan bionergi. Langkah awal menggali prespektif ini dapat dilakukan dengan mengenal karakteristik tanaman jagung. Mulai dari hirarki spesies ini, luas lahan dan distribusinya, produksi dan produktivitasnya, serta komponenkomponen tanaman jagung yang dapat dijadikan bahan baku bioenergi. Makalah ini berupaya menggali potensi jagung sebagai bahan baku bioenergi, dan tulisan ini juga menjadi mata rantai dari upaya penulisan Bioenergi Utama Indonesia. Tanaman jagung ini memiliki limbah seperti tongkol, batang, dan daun dapat dijadikan bahan baku bioenergi.

spesies Gambar 1. Hirarki spesies agung tanaman jagung

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

KLASIFIKASI ILMIAH JAGUNG Tanaman jagung (Zea mays) merupakan tanaman semusim, dan termasuk dalam Famili Poaceae (lihat Gambar 1). Siklus hidupnya diselesaikan dalam waktu 80-150 hari. Paruh pertama dari siklus merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif. Penjelasan tentang Jagung dapat ditemui di laman http:// id.wikipedia.org/wiki/Jagung, dan sebagian telah dikutip dalam tulisan ini. Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1m sampai 3m, ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6m. Bunga betina jagung berupa “tongkol” yang terbungkus oleh semacam pelepah dengan “rambut”. Rambut jagung sebenarnya adalah tangkai putik. Jagung termasuk tanaman bijinya berkeping tunggal monokotil, jagung tergolong berakar serabut yang dapat mencapai kedalaman 80 cm meskipun sebagian besar berada pada kisaran 20 cm. Pada tanaman yang sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari bukubuku batang bagian bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman. Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana sorgum dan tebu, namun tidak seperti padi atau gandum. Terdapat mutan yang batangnya tidak tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batang beruas-ruas. Ruas terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku. Batang jagung cukup kokoh namun tidak banyak mengandung lignin. Daunjagung adalah daun sempurna. Bentuknya memanjang, antara pelepah dan helai daun terdapat ligula. Tulang daun sejajar dengan ibu tulang daun. Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stomapada daun jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki familia Poaceae. Setiap stoma dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas. Struktur ini berperan penting dalam respon tanaman menanggapi deisit air pada sel-sel daun. Jagung memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah (diklin) dalam satu tanaman (monoecious). Tiap kuntum bunga memiliki struktur khas bunga dari suku Poaceae, yang disebut loret. Pada jagung, dua loret dibatasi oleh sepasang glumae (tunggal: gluma). Bunga jantan tumbuh di bagian puncak tanaman, berupa karangan bunga (inlorescence). Serbuk sari berwarna kuning dan beraroma khas. Bunga betina tersusun dalam tongkol. Tongkol tumbuh dari buku, di antara batang dan pelepah daun.

03

04

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu tongkol produktif meskipun memiliki sejumlah bunga betina. Beberapa varietas unggul dapat menghasilkan lebih dari satu tongkol produktif, dan disebut sebagai varietas proliik. Bunga jantan jagung cenderung siap untuk penyerbukan 2-5 hari lebih dini daripada bunga betinanya (protandri).

LUAS PANEN DAN PRODUKSI TANAMAN JAGUNG DI INDONESIA Kebutuhan sebagai sumber bahan pangan, maka komoditi jagung ditanam di seluruh wilayah di Indonesia. Dalam rentang waktu lima tahun (2009-2013), Luas panen jagung berkisar 4 juta hektar setiap tahun, dengan kisaran produksi antara 17,6 sampai dengan 19,4 juta ton (BPS, 2013).

Jagung Gambar 2 Perkembangan luas panen dan produksi Jagung Indonesia pada tahun 2009-2013.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

DISTRIBUSI DAN SENTRA TANAMAN JAGUNG DI INDONESIA Sentra produksi jagung umumnya berada di daerah pertanian padi yang juga mengalami tiga masalah penting yaitu: Pertama, mengalami persaingan penggunaan lahan dengan sektor perumahan dan industri. Kedua, penggarapnya masih dalam skala petani tradisional menjadi bagian yang tidak terpisahkan untuk menjadi alasan luas panen jagung tidak bertambah setiap tahun. Ketiga, persaingan tenaga kerja karena petani berubah menjadi pekerja kasar di kota atau pindah daerah/negeri lain untuk perbaikan kesejahteraannya. Lahan pertanian jagung berada di pulau Sumatera, Sulawesi, Kalimantan, Jawa dan Bali, serta bagian Timur Indonesia. Pada lima tahun terakhir (2009-2013), pulau Jawa masih menempati posisi terluas lahan panen jagungnya, disusul Sumatera dan Sulawesi seperti yang disajikan pada Gambar 3.

Gambar 3. Perkembangan luas panen (ha) jagung menurut Pulau di Indonesia tahun 2009-2013. Sumber Data:Statistik Pertanian, Departemen Pertanian RI 2014.

Jika dirinci per provinsi, maka beberapa provinsi menjadi lumbung jagung di Indonesia berdasarkan luas areal dan produksinya yaitu Jawa Timur, Jawa Tengah, Sulawesi Selatan, Sumatera Utara dan Lampung (Lihat Gambar 4).

05

06

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Kendati luas dan produksi jagung didominasi oleh pulau Jawa, Sumatera, dan Sulawesi, namun Pulau Nusa Tenggara, terutama Provinsi Nusa Tenggara Timur dan Nusa Tenggara Barat harus menjadi perhatian penting bagi semua pemangku kepentingan untuk mendayagunakannya sebagai sentra jagung. Hal ini didukung dengan peningkatan produksi jagung setiap tahun di dua provinsi tersebut.Gambar 4 menyajikan data luas panen jagung menurut provinsi pada tahun 2013, sedangkan perkembangan data untuk luas panen dan produksi pada lima tahun (2009-2013) disajikan pada Tabel 1 dan 2.

Gambar 4. Luas panen jagung (ha) menurut provinsi di Indonesia Tahun 2013. Sumber Data:Statistik Pertanian, Departemen Pertanian RI 2014.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

07

08

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

PRODUKTIVITAS TANAMAN JAGUNG DI INDONESIA Berdasarkan data BPS (2013), produktivitas jagung di Indonesia dalam kurun waktu lima tahun (2009-2013) mencapai rata-rata 4,59 ton/ha, dan mengalami peningkatan mulai dari 4.24 ton/ha pada tahun 2009 menjadi 4.80 ton/ha pada tahun 2013. Hampir semua pulau di Indonesia memiliki produktivitas di atas 4.0 ton/ha, kecuali bagian Timur Indonesia hanya mengalami peningkatan produktivitas dan mencapai angka 3,47 ton/ha. Perkembangan produktivitas untuk setiap pulau disajikan pada Gambar 5.

urut Gambar 5. Perkembangan produktivitas jagung (ton/ha) menurut pulau di Indonesia pada tahun 2009-2013. Sumber Data:Statistik Pertanian, Departemen Pertanian RI 2014.

Jika produktivitas jagung dikaji menurut provinsi seperti yang disajikan pada Tabel 3, maka terdapat sembilan provinsi yang mampu mencapai produktivitas diatas rata-rata nasional setiap tahun untuk lima tahun terakhir (2009-2013). Kesembilan provinsi tersebut adalah Sumatera Utara, Sumatera Barat, Lampung, Jawa Barat, Jawa Tengah, Kalimantan Selatan, Gorontalo, Sulawesi Selatan, dan Sulawesi Barat. Kendati Jawa Timur hanya beberapa kali mencapai produktivitas jagung di atas nasional, namun karena luas lahannya lebih besar maka provinsi mampu menjadi produsen utama Jagung di Indonesia.

09

10

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

POSISI INDONESIA DI 10 PRODUSEN JAGUNG DUNIA Berdasarkan data statistik FAO, Indonesia menempati urutan ke 8 dari 10 produsen jagung terbesar di dunia seperti yang disajikan Tabel 4.

Sumber: ^ “FAOSTAT”. (http://faostat.fao.org/site/567/DesktopDefault. aspx?PageID=567#ancor) FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS. Diambil pada tanggal 20 August 2013.

11

12

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

POTENSI BIOENERGI DARI TANAMAN JAGUNG Tanaman jagung dapat digunakan sebagai bahan baku pangan dan energi. Pemanfaatan jagung sebagai bahan baku pangan dan pakan merupakan prioritas utama kendati komoditi ini masih dapat menghasilkan minyak jagung sebagai biofuel. Pemilihan tersebut juga akan menghindarkan pada konlik kepentingan antara penyediaan bahan pangan/ pakan dengan penyediaan Gambar 6. Proses perolahan limbah jagung untuk bahan baku bioenergi. energi. Berdasarkan pohon industri tanaman jagung, beragam bagian dari tanaman jagung dapat digunakan sebagai bahan baku bioenergi seperti daun, batang, dan tongkol jagung. Pada Gambar 6 menjelaskan bahwa setelah panen jagung, kemudian jagung dikeringkan dan dipipil oleh petani atau industri. Pada tahapan ini sudah diperoleh bongkol jagung. Sedangkan dari lahan panen, dapat diperoleh batang dan daun. Bongkol, daun, dan batang daun. Berdasarkan penjelasan beberapa pustaka, limbah tanaman jagung dapat diestimasi dari produksi dan luas panen jagungnya. Limbah yang dimaksud adalah daun dan batang serta bonggol jagung. Untuk perbandingan berdasarkan produksi, 1 ton jagung menghasilkan 1,5 ton limbah atau 1:1,5. Sedangkan jika berbasis pada luas panen yaitu 1:4 yang berarti setiap satu hektar panen jagung akan menghasilkan 4 ton limbah jagung.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Prasetyo et al, (2002) menyebutkan perbandingan antara luas panen dengan produksi limbah adalah 1:3.46 artinya setiap hektar tanaman jagung akan menghasilkan 3,46 ton limbah kering. Kendati ada perbedaan dari jumlah limbah yang dihasil dari tanaman jagung dengan kisaran 2,5 – 4.0 ton/ha, namun dalam analisis ini digunakan angka 4 ton/ha sebagai patokan hasil limbah. Jenis limbah jagung mencakup tongkol, daun, dan batang jagung. Berdasarkan patokan hasil limbah sebesar 4 ton/ha, maka dibuat estimasi perkembangan jumlah limbah jagung disetiap pulau dan provinsi di Indonesia dalam kurun waktu lima tahun (2009-2013) seperti yang disajikan pada Gambar 7 berikut ini.

Gambar 7. Estimasi perkembangan potensi limbah tanaman jagung (ton) menurut pulau di Indonesia pada tahun 2009-2013. Sumber Data:Statistik Pertanian, Departemen Pertanian RI 2014.

Berdasarkan Gambar 7, perkembangan jumlah limbah tanaman jagung menurut pulau menunjukkan bahwa pulau Jawa dan Bali memiliki angka tertinggi, sedangkan Kalimantan memiliki angka terendah. Pulau Sumatera mengalami penurunan produksi limbah seiring dengan menurunnya luas areal tanaman jagung di wilayah tersebut.

13

14

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Jika dikaji lebih mendalam potensi limbah yang dihasilkan dari tanaman jagung pada setiap provinsi di Indonesia pada tahun 2013 seperti yang disajikan pada Gambar 8, maka tampak bahwa provinsi Sumatera Utara dan Lampung dapat mewakili pulau Sumatera sebagai sentra limbah tanaman jagung. Kondisi serupa juga terjadi untuk Jawa Timur, Jawa Tengah, dan Jawa Barat yang mewakili pulau Jawa. Provinsi Sulawesi Selatan, Gorontalo, dan Sulawesi Utara mewakili pualu Sulawesi. Provinsi Nusa Tenggara Timur dan Barat mewakili sentra limbah jagungdi bagian Timur Indonesia. Posisi serupa juga terjadi jika memperhatikan perkembangan estimasi limbah tanaman jagung untuk lima tahun (20092013) yang disajikan pada Tabel 5.

Gambar 8. Estimasi hasil limbah dari tanaman jagung menurut provinsi di Indonesia tahun 2013. Sumber Data:Statistik Pertanian, Departemen Pertanian RI 2014.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

15

16

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

PENDAYAGUNAAN LIMBAH TANAMAN JAGUNG Pemanfaatan limbah tanaman jagung telah banyak diterapkan oleh masyarakat Indonesia, terutama di kalangan petani dan peternak. Bentuk pemanfaatannya adalah sebagai bahan pakan ternak, baik dalam kondisi segar maupun dalam keadaan kering (ROHAENI, et al., 2004 dan 2005). Limbah jagung dapat dimanfaatkan untuk pembuatan pakan ternak berbentuk biskuit sehingga diharapkan dapat langsung diberikankepada ternak dan dapat mengatasi kelangkaanhijauan pakan ternak domba (Retnani et al., 2011). Ummiyasih dan Wina (2008) telah merangkum pustaka tentang proporsi limbah dalam kondisi kering (% dari berat kering).

Sumber: Mccutcheon dan Samples (2002); WILSON et al. (2004)dalam Umiyasih, U. dan E. Wina. (2008).

Informasi ini dapat digunakan jika pengolahan limbah tanaman jagung memerlukan kepastian kebutuhan spesiikasi jenis limbah seperti batang, daun, tongkol, dan kulit jagung. Namun demikian, dalam artikel bioenergi ini pemisahan tersebut tidak dilakukan karena kandungan energi jenis limbah tersebut relatif sama.

KARAKTERISTIK BIOENERGI LIMBAH TANAMAN JAGUNG Karakteristik bioisik limbah tanaman jagung untuk Tongkol, batang, brangkasan, kulit jagung merupakan aspek penting dipelajari untuk membuat perencanaan dan perlakuan yang diperlukan dalam penggunaannya sebagai bahan baku bioenergi.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Tiga kelompok karakteristik utama bahan baku bioenergi yang harus diketahui adalah: Pertama karakteristik adalah sifat bahan bakar (fuel properties) yang menunjukkan kadar air (moisture content), kandungan abu (ash content), nilai kalori (calorie value), dan kandungan pokok dari biomassa yang terkait sebagai energi atau pembakaran. Kedua adalah kandungan unsur-unsur utama yang menjadi penyusun utama limbah tanaman jagung seperti karbon (C), Hidrogen (H), Nitrogen (N), Sulphur (S), dan Oksigen (O). Ketiga adalah komposisi biokimia yang terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Komposisi ini penting dipelajari jika bahan baku biomassa akan digunakan untuk menghasilkan biofuel seperti etanol atau metanol. Berdasarkan Publikasi pangkalan data digital yang dikembangkan oleh Pusat Penelitian Energi Belanda (Energy research Centre of the Netherlands) yang disampaikan melalui laman https://www.ecn.nl/phyllis2, berhasil diidentiikasi karakteristik komponen tanaman jagung seperti yang disajikan pada Tabel 4 untuk karakteristik bahan bakar dan karakteristik kandungan unsur utamanya. Karakteristik sifat bahan bakar dan kandungan penyusun limbah jagung diperoleh dari masing-masing enam contoh data yang diambil dari pangkalan data Energy research Centre of the Netherlands, kemudian dibuatkan nilai rata-rata untuk setiap parameternya seperti yang disajikan pada Tabel 6 untuk data dasar yang berhasil dikumpulkan, sedangkan Tabel 7 merupakan data yang sudah diolah untuk mendapatkan nilai rataan.

17

18 BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Tabel 6. Kompilasi data karakteristik bioenergi dari empat tipe limbah tanaman jagung.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Tabel 7. Karakteristik bioenergi empat tipe limbah tanaman jagung.

19

20

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

KARAKTERISTIK SIFAT BAHAN BAKAR (FUEL PROPERTIES) LIMBAH JAGUNG a. Nilai Kalori Limbah Jagung Berdasarkan Gambar 9, disajikan empat jenis limbah jagung berupa tongkol, batang, brangkasan, dan kulit. Kisaran kandungan energi untuk netto (Net Caloriic) berkisar 14.0 sampai dengan 17.4 MJ/kg. Nilai kalori brangkasan jagung sedikit lebih tinggi dari tiga jenis limbah jagung lainnya.

Gambar 9. Nilai kalori empat komponen limbah jagung (MJ/kg) (Sumber data: https://www.ecn.nl/ phyllis2/

b. Kandungan Abu, bahan volatile, dan karbon Berdasarkan kompilasi data dari Tabel 7, yang divisualkan dalam bentuk graik seperti pada Gambar 10, menunjukkan bahwa empat jenis limbah jagung memiliki kandungan abu (ash content), Volatile matter dan karbon tetap yang sedikit berbeda satu sama lain.

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Gambar 10. kandungan abu (ash content), Volatile matter dan karbon tetap pada empat jenis limbah jagung. Sumber: https://www.ecn.nl/phyllis2/

c. Kandungan unsur utama dari limbah tanaman jagung Berdasarkan Gambar 11, disajikan kandungan unsur utama dari empat jenis limbah jagung dimana komponen karbon dan oksigen mendominasi unsur penyusun limbah tersebut, disusul unsur Hidrogen, Nitrogen, dan Sulfur.

21

22

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

Gambar 11. Kandungan unsur utama pada empat jenis limbah tanaman jagung. Sumber: https://www.ecn.nl/ phyllis2/

d. Komposisi biokimia dari limbah tanaman jagung Komposisi biokimia pada tiga jenis limbah jagung disajikan pada Gambar 12, kecuali untuk daun jagung karena tidak tersedia data. Masing-masing jenis limbah disusun oleh tiga komponen penting yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Pada masing-masing jenis limbah, komposisi biokimia terbesar sampai terkecil selalu dimulai dari Selulosa, Hemiselulosa, dan lignin.

Gambar 12 Komposisi biokimia pada limbah jagung. Sumber data diolah dari https://www. ecn.nl/phyllis2/

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

PENUTUP Identiikasi potensi dan karakteristik tanaman jagung sebagai bahan baku bioenergi telah dilaksanakan, namun masih memerlukan langkah lanjutan berupa pemilihan teknologi, memasukkan aspek ekonomi dan kebutuhan pasar, pertimbangan sosial dan lingkungan supaya mencapai kelayakan bisnis. Langkah-langkah lanjutan itu menjadi bagian dari sebuah rencana besar dalam proyek penyusunan buku Bioenergi Utama Indonesia. Pembaca yang berminat terlibat dalam penulisan atau ingin memberikan sumbang saran, kami nantikan di [email protected] atau [email protected]

BAHAN BACAAN Direktur Pakan Ternak, 2011. Pedoman UmumPengembangan Integrasi Ternak SapiTahun 2011. Jakarta. Departemen Pertanian Republik Indonesia. Prasetyo, T, Joko Handoyo, dan Cahyati Setiani. 2002. Karakteristik SistemUsahatani JagungTernak di Lahan Irigasi. Prosiding Seminar Nasional: InovasiTeknologi Palawija, Buku 2- Hasil Penelitian dan Pengkajian. Pusat Penelitian danPengembangan Sosial Ekonomi Pertanian, Badan Litbang Pertanian, hal. 581-605. Retnani, Y., I. Wijayanti., and N. R. Kumalasari. 2011. Produksi Biskuit Limbah Tanaman Jagung Sebagai PakanKomersil Ternak Ruminansia. Jurnalllmu Pertanian Indonesia, Vol. 16 No. 1 . April 2011, him. 59-64. ROHAENI, E. S., N. AMALI, A, DARMAWAN, A.SUBHAN dan SUMANTO. 2004. Pemanfaatan LimbahJagung Sebagai Pakan Lengkap dalam SistemUsaha Ternak Sapi dan Jagung di LahanKering Kalimantan Selatan. Laporan Akhir.BPTP Kalimantan Selatan. ROHAENI, et al., 2005. Potensi Dan Prospek Penggunaan Limbah JagungSebagai Pakan Ternak Sapi Di Lahan KeringKabupaten Tanah Laut, Kalimantan Selatan. Lokakarya Nasional Tanaman Pakan Ternak. Jakarta. Sunanto dan Nasrullah. 2012. Kajian Model Pertanian Zero Waste Dengan PendekatanSistem Integrasi Tanaman Jagung – Ternak Sapi di SulawesiSelatan. Prosiding Insinas, 29-30 November 2012. Jakarta. Surono, U. B. 2010. Peningkatan Kualitas Pembakaran Biomassa Limbah TongkolJagung sebagai Bahan Bakar Alternatif dengan ProsesKarbonisasi dan Pembriketan. Jurnal Rekayasa Proses, Vol. 4, No. 1. Umiyasih, U. dan E. Wina. 2008. Pengolahan Dan Nilai Nutrisi Limbah Tanaman JagungSebagai Pakan Ternak Ruminansia. Wartazoa Vol. 18 No. 3.

23

24

BIOENERGI UTAMA INDONESIA

M. Syukri Nur, lahir di Pare-Pare...