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