-
PS Ilmu dan Teknologi
Hasil Hutan
Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian
Bogor
Kamis, 17 Desember 2020
EVALUASI KARAKTERISTIK KAYU JATI CEPAT TUMBUH
SETELAH PERLAKUAN MILD PYROLYSIS DENGAN
TAMBAHAN UAP PANAS
Oleh:
Aprilia Kartikawati (E251150101)
Komisi Pembimbing:
Prof. Imam Wahyudi
Prof. (R) Gustan Pari
Prof. Lina Karlinasari
-
OUTLINEPendahuluan
Metode Penelitian
Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
• Jati konvensional
• Jati cepat tumbuh inferior
Perbedaan Kualitas Jati
•Peningkatan mutu
•Modifikasi termal dg Mild Pyrolysis (MP)
Modifikasi Kayu
•Nilai tambah dan nilai guna meningkat
•Kualitas menyerupai jati konvensional
Jati Cepat Tumbuh
Tujuan: Mengkaji pengaruh penambahan steam pada proses MP terhadap warna, stabilitas dimensi, sifat
mekanis, dan keawetan kayu JCT.
√ Warna
√ Stabilitas Dimensi
√ Kekuatan
√ Keawetan
Penelitian Kartikawati et al. (2019)
Kondisi perlakuan: kayu kondisi segar, suhu 170, 200, 230 °CHasil: warna, stabilitas dimensi, keawetan kayu, optimum di 200 °C selama 4 jamKekurangan: cacat retak, perubahan bentuk, lapisan seperti arang, penurunan mekanis
mencapai 38%,
Penelitian ini:
Kayu kondisi kering udara,
suhu lebih rendah,
kombinasi proses (steam)
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Reaktor pirolisis, universal testing machine
(UTM) Instron merek Chun Yen®, Fourier
Transform Infra Red (FTIR) (PerkinElmer®),
X-ray diffraction (XRD) spectrometer
(SHIMADZU 7000), Scanning Electron
Microscope (SEM JEO IT200), circular saw,
oven, desikator, cutter, kaliper, timbangan
analitik, jar, alumunium foil.
Rayap tanah (Coptotermes curvignathus
Holmgren), dan Kalium bromida
Kayu jati cepat tumbuh umur 5 tahun
yang berasal dari hutan rakyat di
Kecamatan Jasinga, Bogor (6.493 ˚S,
106.453 ˚E; 176 m dpl).
Lab. RDBK DHH IPB, Lab. Kimia
Departemen Kimia IPB, Lab. di lingkup
Puslitbang Hasil Hutan Bogor, dan Lab.
Zoologi LIPI
Januari hingga November 2020
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Kontrol MPNG
Perubahan
warna
Stabilitas
Dimensi
Sifat
MekanisKeawetan
Evaluasi
Persiapan
Sampel
MPS
Karakterisasi
Struktur Kayu
Perlakuan
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Persiapan Contoh Uji
✓ Dbh 20‒25 cm,
✓ sehat,
✓ lurus, bebas
dari cacat yang
terlihat
✓ Log sepanjang 3 m
✓ Papan kering udara
✓ Kadar air (KA) ±18%
✓ Contoh uji
✓ Pengkondisian dan
penyeragaman KA
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Proses MPNG dan MPS
Steam
(jam)
Suhu (°C)Proses
0 170 190
0 K A B MPNG
1/2 AI BI MPS
1 AII BII MPS
Reaktor Pirolisis
Ilustrasi berlangsungnya proses mild pyrolysis
Kombinasi perlakuan
Conditioning ±2 minggu
(RH 61% dan suhu 33 °C)
Kehilangan berat dan berat jenis
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Pengukuran Perubahan Warna Pengujian Stabilitas Dimensi Kayu
Pengukuran
✓ Berat (g)
✓ Dimensi (cm)
Pen
entu
an Daya serap air (DSA)
Swelling
Anti shrinkage efficiency (ASE)
✓ Suhu ruangan
✓ 24 jam
✓ Suhu 103±2 °C✓ 24 jam
Diolah & diukur dengan
software Image-J Fiji
10 titik/contoh uji
𝛥𝐸 = 𝛥𝐿∗2 + 𝛥𝑎∗2 + 𝛥𝑏∗2
Perbedaan Warna Pengaruh
< 0.2 Tidak terlihat
0.2 - 2.0 Sangat kecil
2.0 - 3.0 Kecil
3.0 - 6.0 Sedang
6.0 - 12Besar dan jelas
terlihat
> 12 Warna berbeda
Kategori perubahan waran
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Pengujian Sifat Mekanis Pengujian Keawetan Kayu
➢ Modulus of elasticity (MOE)
➢ Modulus of rupture (MOR).
✓ ASTM D143-94 (ASTM 2000) ✓ SNI 7207 (BSN 2014)
✓ Rayap tanah (Coptotermes curvignathus)
✓ 4 minggu
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Karakterisasi Struktur Kayu Analisis data
Analisis gugus fungsi
Analisis sudut mikrofibril
Analisis ultrastruktur
ANNOVA dan uji
lanjut Duncan
Rancangan Acak Lengkap
dengan dua faktor perlakuan,
yaitu suhu dan steam
Pengolahan data: microsoft excel
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Perubahan Warna
ΔE = 9,05 ΔE = 7,88 ΔE = 7,66 ΔE = 18,10 ΔE = 15,43 ΔE = 15,70
Besar & Jelas terlihat Terlihat Berbeda
Parameter Suhu (T) Steam (S) T x S
Warna (ΔE) 0,000** 0,005** 0,463ns
Suh
u &
ΔE
ANNOVA
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
0
10
20
30
40
50
K A AI AII B BI BII
Day
a S
erap
Air
(%
)
Perlakuan
Siklus I Siklus II
0
2
4
6
8
10
K A AI
AII B BI
BII K A AI
AII B BI
BII K A AI
AII B BI
BII
Tangensial Radial Volume
Sw
elli
ng
(%)
Siklus I Siklus II
Daya Serap Air
Parameter Suhu (T) Steam (S) T x S TRV1 Siklus
DSA (%) 0,001** 0,402ns 0,804ns - 0,000**
Swelling (%) 0,001** 0,035* 0,170ns 0,000** 0,000***Signifikan (P
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
0
10
20
30
40
50
60
A AI AII B BI BII A AI AII B BI BII A AI AII B BI BII
Tangensial Radial Volume
AS
E (
%)
Siklus I Siklus II
Parameter Suhu (T) Steam (S) T x S TRV1 Siklus
ASE (%) 0,000** 0,225ns 0,285ns 0,084ns 0,055ns
ANNOVA
Peningkatan stabilitas dimensi:
✓ terdekomposisi atau transformasi komponen kimia dinding sel terutama hemiselulosa (Candelier et al. 2014)
✓ peningkatan porsi relatif bagian kristalin selulosa (Bhuiyan et al. 2000),
✓ pengurangan jumlah gugus hidroksil (Fabiyi dan Ogunleye 2015).
**Sangat signifikan (P
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Terdapat perubahan spektrum pada bilangan gelombang
3450‒3400 cm-1 yang menandakan gugus hidroksil (OH
alkohol stretching). Gugus ini berperan dalam penyerapan air
(Bodîrlău dan Teacă 2007; Gupta et al. 2015).
Intensitas absorpsi
▪ 190 °C (non S dan S)
lebih rendah
▪ Steam lebih rendah
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
K A AI AII B BI BII
MO
E (
kg
cm
-2)
Perlakuan
0
200
400
600
800
1000
K A AI AII B BI BII
MO
R (
kg c
m-2
)
Perlakuan
Parameter Suhu (T) Steam (S) T x S
MOE (kg cm-2) 0,399ns 0,663ns 0,929ns
MOR (kg cm-2) 0,003** 0,734ns 0,944ns
**Sangat signifikan (P
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
0
5
10
15
20
A AI AII B BI BII
Keh
ilan
gan
ber
at (
%)
Perlakuan
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
K A AI AII B BI BII
Ber
at j
enis
Perlakuan
Kehilangan berat akibat perlakuan lebih
rendah pada proses MP dengan steam
Berat jenis kayu pada proses MP dengan
steam relatif lebih tinggi
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Ultrastruktur kayu menggunakan
SEM pada perbesaran 1000×
Kontrol 170 °C
190 °C 190 °C – 1S
-
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
V
IV
II III IIIII III II
0
10
20
30
40
50
K+ K A AI AII B BI BII
Keh
ilan
gan
ber
at (
%)
Parameter Suhu (T) Steam (S) T x S
Keawetan 0,000** 0,313ns 0,767ns**Sangat signifikan (P
-
• Proses MPNG maupun MPS mampu meningkatkan performa kayu JCT umur 5 tahun terutama dalam hal warna, stabilitas dimensi, kekuatan, dan
keawetan.
• Penambahan steam lebih berkontribusi pada peningkatan stabilitas dimensi dan perubahan warna kayu, sedangkan suhu mempengaruhi semua parameter
pengujian kecuali MOE.
• Perlakuan terbaik adalah mild pyrolysis pada suhu 190 °C dengan tambahan steam selama 1 jam. Perlakuan 190 °C tanpa steam mengakibatkan rusaknya
struktur dinding sel.
• Keungulan kayu termodifikasi panas tanpa tambahan steam terletak pada warna kayu yang lebih gelap menyerupai warna kayu tua, dan keawetan yang
lebih baik.
PENDAHULUAN METODE PENELITIAN HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN