HAMPAS TEBU SEBAGAI ALTERNATIF KEPADA SUMBER TENAGA BOLEH DIPERBAHARUI

Transcription

1 HAMPAS TEBU SEBAGAI ALTERNATIF KEPADA SUMBER TENAGA BOLEH DIPERBAHARUI Arffaazila Binti Rahmat Politeknik Sultan Salahuddin Abdul Aziz Shah Norazila Binti Mad Politeknik Sultan Salahuddin Abdul Aziz Shah ABSTRAK Peningkatan bahan buangan industri pertanian amatlah membimbangkan dan berpotensi sebagai penyumbang kepada masalah pencemaran alam sekitar. Isu alam sekitar seperti kesan rumah hijau telah membuka minda masyarakat untuk mencari alternatif mengitar semula bahan buangan menjadi sesuatu yang bermanfaat. Bahan semulajadi atau dalam bahasa saintifiknya lignoselulosik juga ditaksirkan sebagai satu bahan alternatif lain yang lebih mesra alam dan kombinasi sifat sifat mekanikal dan fizikal semulajadinya berpotensi sebagai sumber tenaga baru. Penggunaan hampas tebu sebagai tenaga dari sumber semulajadi dilihat lebih mesra alam dan mampu mengurangkan masalah pencemaran akibat pembakaran dari arang batu. Objektif kajian ini untuk mengenalpasti sifat sifat hampas tebu yang sesuai untuk dijadikan sebagai bahan bakar alternatif. Sifat sifat yang dikaji adalah dari segi kandungan air, kemeruapan, kandungan abu dan kandungan kalori. Hampas tebu melalui proses pengeringan dan dihancurkan. Hampas tebu akan dibentuk seperti palet sebelum melalui beberapa ujian makmal. Nisbah sampel yang digunakan ialah 100% hampas tebu, sampel 50:50 dan 75:25 (hampas tebu dan campuran habuk kayu). Daripada hasil ujian didapati kadar bahan meruap untuk sampel bernisbah 50:50 adalah lebih tinggi berbanding dengan sampel lain. Ini merupakan petunjuk yang baik kerana semakin tinggi kadar bahan meruap, semakin tinggi kadar kebolehbakaran sampel tersebut. Ujian kandungan abu menunjukkan jumlah abu yang dikeluarkan adalah sedikit. Manakala bagi Ujian nilai kalori di dapati sampel bernisbah 50:50 mempunyai nilai kandungan kalori yang tinggi. Daripada ujian ini didapati sampel hampas tebu memberi kesan yang baik terhadap kebolehbakaran. Hampas tebu berupaya untuk menjadi bahan bakar bagi mengurangkan kebergantungan terhadap sumber asli.cadangan pada masa hadapan ialah kajian ini dikembangkan sebagai bahan api untuk membekalkan tenaga elektrik di Malaysia. KATA KUNCI: Bahan semulajadi, bahan bakar, mesra alam, hampas tebu, tenaga boleh diperbaharui 1

2 1. PENGENALAN Pencemaran merupakan isu yang sering diperkatakan semenjak akhir akhir ini. Beberapa faktor telah dikenalpasti menjadi punca kepada pencemaran. Antaranya ialah sisa buangan industri pertanian seperti hampas tebu, sekam padi, daun nanas, kelapa dan kelapa sawit. Hal ini menarik minat para penyelidik untuk mengkaji manfaat sisa buangan industri pertanian seterusnya mengurangkan masalah pencemaran alam sekitar. Contohnya adalah penghasilan produk biomass yang berasaskan campuran hampas dan dikombinasikan dengan bahan organik yang lain. Bahan semulajadi atau dalam Bahasa saintifiknya lignoselulosik juga ditaksirkan sebagaai suatu alternatif lain yang lebih mesra alam dan kombinasi sifat sifat mekanikal dan fizikal semulajadinya berpotensi sebagai sumber tenaga baru. Dengan kesedaran dan tarikan terhadap penggunaan bahan baru yang boleh diperbaharui maka telah mencetuskan idea untuk menghasilkan produk dari produk semulajadi seperti tumbuh tumbuhan. Menurut Yakoyama (2008) tanaman tenaga yang mempunyai kemampuan berskala besar akan menjadi sumber biojoisim terbaik walaupun ia masih belum dikomersialkan buat masa ini. Melalui penyelidikan penyelidikan yang telah dijalankan, tumbuhan dilihat sebagai satu bahan yang sangat menarik apabila dinilai dari segi bahan kandungannya kerana produk yang terhasil daripada sumber ini memberikan hasil yang pelbagai. Kesedaran ini timbul hasil daripada penelitian terhadap aspek keselamatan, kesihatan dan penjagaan alam sekitar yang mencetuskan pelbagai idea baru dalam pencarian bahan alternatif bagi menggantikan sumber yang tidak boleh diperbaharui seperti bahan sentetik (Torres & Cubillas, 2005). Kombinasi sifat sifat fizikal dan mekanikal sumber semulajadi yang menarik dan bersifat mesra alam telah mencetuskan pelbagai aktiviti penyelidikan dan pembangunan khususnya dalam bidang kejuruteraan. Bahan semulajadi dilihat mempunyai potensi yang amat besar sebagai sumber tenaga yang baru atau tenaga biomass. Biomas atau tenaga biojisim merujuk kepada bahan api berasaskan tumbuhan atau haiwan (Mustafa dan Havva, 2009). Hampas tebu dilihat mempunyai potensi yang tinggi untuk menghasilkan bahan bakar. Bahan daripada hampas semulajadi mempunyai sifat mekanikal yang baik, bebas daripada masalah kesihatan, pengurangan berat serta berpotensi menghasilkan tenaga bioethanol untuk menjanakan kenderaan seperti kereta (Santos, Ely dan Magrini, 2014). Hampas tebu adalah sisa berserabut daripada pemprosesan tebu untuk mengeluarkan jus yang digunakan dalam pengeluaran etanol dan gula (Guilherme, Luiz & Antonella, 2012). Kehadiran bahan bahan mudah terbakar seperti etanol yang terkandung di dalam batang tebu meningkatkan potensinya untuk dikembangkan sebagai bahan bakar (Dantas, Legey dan Mazzone, 2013). Penggunaan semula bahan bahan buangan merupakan salah satu penjimatan yang menguntungkan, tambahan pula ianya mudah diperolehi serta selamat digunakan. Pembuangan hampas tebu memberikan kesan negatif kepada masyarakat dan alam sekitar. Maka permasalahan ini haruslah diselesaikan dengan memaksimumkan bahan buangan tersebut untuk menghasilkan produk yang berguna untuk masyarakat. Oleh yang demikian, kajian ini bertujuan untuk menggunakan hampas tebu sebagai bahan bakar alternatif yang mana berkemungkinan mempunyai unsur mesra alam dan seterusnya dapat memaksimumkan penggunaan bahan bahan buangan daripada sisa pertanian seperti hampas tebu. 2

3 2. ULASAN LITERATUR 2.1 Sumber tenaga yang boleh diperbaharui Penggunaan tenaga biomass semakin mendapat perhatian sejak akhir akhir ini. Penggunaan biomass merupakan alternatif bagi mengatasi sumber bahan api fossil yang semakin berkurangan dan mahal harganya. Sumber tenaga dari arang batu dan sumber gas asli merupakan sumber tenaga yang tidak boleh diperbaharui dan tidak akan kekal selama lamanya. Maka pelbagai idea baru telah dicetuskan untuk mencari sumber tenaga yang boleh diperbaharui untuk mengatasi masalah ini. Sumber tenaga yang boleh diperbaharui adalah tenaga yang dijanakan secara semulajadi. Menurut Haliza (2016) sumber tenaga yang boleh diperbaharui adalah selamat, menjimatkan dan tidak memudaratkan alam sekitar. Malahan sumber tenaga yang boleh diperbaharui ini juga digunakan untuk menghasilkan arus elektrik. Kajian Syahrulhisham dan hazriq (2012) juga menyokong teori dimana sumber tenaga alternatif dianggap lebih bersih dan tidak mencemarkan alam kerana tenaga ini diperoleh secara semulajadi dan tidak terhad serta berterusan penggunaannya. 2.2 Tenaga Biojisim Biojisim ialah bahan organik diperbuat daripada tumbuhan dan haiwan. Biojisim ialah tenaga yang boleh diperbaharui (, 2008). Beberapa contoh bahan bakar biojisim ialah kayu, tanaman, baja dan bahan buangan pepejal sampah. Apabila dibakar, tenaga kimia dalam biojisim dibebaskan sebagai haba. Apabila membakar kayu, ia merupakan bahan bakar biojisim. Sisa makanan atau sampah boleh dibakar untuk menghasilkan stim menjana elektrik, atau membekalkan haba kepada industri dan rumah. 2.3 Tebu sebagai bahan bakar Penggunaan hampas tebu dilihat sebagai satu kaedah untuk mempelbagaikan tenaga biomas. Hampas tebu mengandungi air, gula dan serat. Serat mempunyai saiz purata diantara 2 mm dan mempunyai kandungan air menghampiri 50% dan kandungan abu dari 4% hingga 18% (Adams, Whitehouse & Maples, 1978) dan pendapat ini disokong oleh Muhammad Arsyad dan Sibtain Ahmed (2014) iaitu hampas tebu merupakan sisa berserat yang mempunyai kandungan air beranggaran 50%. Menurut Lora dan Andrade (2009), Hampas tebu digunakan oleh industri tebu di Brazil sebagai bahan bakar dan digabungkan bersama haba dan tenaga, untuk keperluan kilang gula.. Pendapat ini disokong oleh John, Qinglin, Ioan dan Yan Chen (2006) iaitu kebanyakan hampas tebu digunakan sebagai bahan bakar di kilang gula untuk mengurangkan pencemaran alam sekitar. Dalam pengiraan rumus Pritzelwitz, setiap timbangan kilogram hampas tebu dengan kandungan gula sebanyak 2.5% mengandungi 1825 Kkal dan pendapat Surya Saputra (2012) nilai bakar bagi hampas tebu akan meningkat dengan menurunnya kadar air dan gula dalam hampas tebu. Tebu juga mengandungi etanol yang bukan sahaja dapat diperolehi dari cecair yang terkandung di dalam batang tebu, tetapi ia juga boleh diperolehi dari hampas dan daun tebu (Aris Toharisman, 2014). Menurut Dantas, Legey dan Mazzone (2013) Kehadiran bahan bahan mudah terbakar seperti etanol yang terkandung di dalam batang tebu meningkatkan potensinya untuk dikembangkan sebagai bahan bakar. 3

4 3. METODOLOGI KAJIAN 3.1 Hampas tebu Hampas tebu dikeringkan untuk mengeluarkan air dan kandungan gula yang masih terdapat di dalam hampas tebu. Proses pengeringan hampas tebu dilakukan dengan menjemur hampas tebu tersebut. Kemudian hampas tebu yang telah kering perlu dihancurkan untuk mendapatkan saiz yang sesuai untuk membentuk palet. Peratusan kandungan hampas tebu adalah seperti dalam Jadual 1. Jadual 1: Peratusan Kandungan Hampas Tebu Kandungan Abu Lignin Selulosa Sari Pentosan SiO 2 Peratus Carta Alir Kajian Rajah 1: Carta alir proses pelaksanaan kajian. 4

5 3.3 Ujian kandungan air Ujikaji kandungan air ini dijalankan untuk mengetahui kandungan air dan nilai peratusan air yang terdapat di dalam sampel yang diuji. Keputusan kekuatan mampatan bata simen mortar adalah ditunjukkan pada jadual Ujikaji bahan meruap dan kandungan abu Ujikaji bahan meruap dan kandungan abu dijalankan bagi mengetahui kadar kebolehbakaran sesuatu sampel. Kajian ini bagi menentukan kadar kebolehbakaran ke atas sampel yang telah dihasilkan. Keputusan ujikaji bahan meruap dan kandungan abu adalah ditunjukkan pada jadual Ujikaji nilai kalori Ujikaji ini dijalankan bagi menentukan nilai kalori yang terkandung di dalam sampel yang dihasilkan. Keputusan kajian adalah ditunjukkan pada Jadual ANALISIS DAN KEPUTUSAN 4.1 Ujian kandungan air Ujikaji kandungan air ini dijalankan bertujuan untuk mengetahui kadar air bagi setiap sampel yang berlainan nisbah. Daripada jadual 2, didapati nisbah nisbah sampel (100:0) mempunyai nilai kandungan air yang amat sedikit iaitu 5.64% berbanding sampel lain. Ini kerana sampel tersebut mempunyai zarah zarah ringan kerana tidak di campur dengan komponen lain iaitu habuk kayu. Pada sampel 75:25, peratus kandungan air amat tinggi iaitu 8.65% kerana campuran habuk kayu terhadap hampas tebu bertindak balas dan menghasilkan nilai kandungan air yang tinggi. Oleh itu sampel (100:0) merupakan bahan bakar yang paling berkualiti kerana ia mempunyai kandungan air yang rendah. Ini kerana jika nilai kandungan air sesuatu bahan rendah, maka proses pembakaran akan menjadi lebih mudah berbanding sampel yang mempunyai nilai kandungan air yang tinggi. Ini menyokong kenyataan Surya Saputra (2012) iaitu nilai bakar bagi hampas tebu akan meningkat dengan menurunnya kadar air dan gula dalam hampas tebu. Jadual 2: Purata Keputusan Ujian Kandungan Air Setiap Sampel Nisbah Sampel Purata Keputusan Ujian (%) 100: : : Ujian bahan meruap. Ujian ini dijalankan untuk mengetahui nilai bahan pepejal yang bertukar keadaan kepada gas. Selain itu, ia juga merupakan indikasi kebolehbakaran (flammability) bagi sampel. Berkemungkinan setiap sampel mempunyai kandungan meruapan yang berbeza kerana nisbah 5

6 mempengaruhi kadar meruap sesuatu bahan yang digunakan. Berdasarkan jadual 3, didapati kadar bahan meruap untuk sampel bernisbah 50:50 adalah lebih tinggi iaitu 81.18% berbanding dengan sampel lain. Walau bagaimanapun, perbezaan ini tidak begitu ketara kerana semua sampel menunjukkan bacaan bahan meruap yang tinggi. Ini merupakan petunjuk yang baik kerana semakin tinggi kadar bahan meruap, semakin tinggi kadar kebolehbakaran sampel tersebut. Jadual 3: Purata Keputusan Ujian Bahan Meruap Setiap Sampel Nisbah Sampel Purata Keputusan Ujian (%) 100: : : Ujian Kandungan Abu Keputusan analisis ujian kandungan abu ditunjukkan pada Jadual 4. Berdasarkan jadual di dapati ujian yang terendah ialah sampel bernisbah 75:25 iaitu sebanyak 1.12%. Namun bacaan bagi ketiga tiga sampel dilihat sebagai rendah, ini disebabkan jumlah bahan organic yang terbakar adalah rendah. Jumlah abu yang sedikit adalah bagus bagi memudahkan kerja kerja penyelenggaraan alat pembakaran. Jadual 4: Purata Keputusan Ujian Kandungan Abu Setiap Sampel Nisbah Sampel Purata Keputusan Ujian (%) 100: : : Ujian Nilai Kalori Keputusan analisis ujian nilai kalori ditunjukkan pada Jadual 5. Berdasarkan jadual di dapati sampel bernisbah 50:50 mempunyai nilai kandungan kalori yang tinggi iaitu 17.8% berbanding sampel lain. Ini disebabkan campuran antara hampas tebu dan habuk kayu adalah seimbang dan menghasilkan kalori yang tinggi. Jika nilai kalori tinggi, bermakna nilai tenaga yang dihasilkan oleh sampel hasil pembakaran adalah tinggi. Jadual 5: Purata Keputusan Ujian Kandungan Abu Setiap Sampel Nisbah Sampel Purata Keputusan Ujian (%) 100: : :

7 5. KESIMPULAN Isu pencemaran sisa pertanian memberi kesan yang negatif kepada masyarakat dan alam sekitar. Penggunaan semula bahan buangan pertanian merupakan salah satu langkah penjimatan yang menguntungkan. Berdasarkan ujikaji ujikaji yang telah dijalankan, didapati sisa hampas tebu mempunyai potensi yang besar sebagai bahan bakar kerana sifat sifatnya sebagai bahan bakar telah ditonjolkan melalui ujikaji makmal yang telah dibuat. Melalui kajian yang telah dibuat, sampel hampas tebu menunjukkan kecekapan dari segi struktur dan memberi kesan yang baik dalam pembakaran dan berupaya mengurangkan kebergantungan terhadap sumber asli yang semakin menyusut dari masa ke semasa. 7

8 Rujukan Aris Toharisman, Fadil Hasan & Triantri. (2014). Rise and Fall of Indonesian Sugar Industry. International Sugar Journal. Dantas GA, Legey LF, Mazzone A. (2013). Energy From Sugarcane Bagasse in Brazil: An Asessment of the Productivity and Cost of Different Technological Routes.. Renew Sustain Energy Review, F.G Torres & M.L Cubillas. (2005). Study of the Interfacial Properties of natural Fibre Reinforced polythelene Guilherme A. Dantas, luiz F.L Legey & Antonella Mazzone. (2012). Energy from Sugarcane Bagasse in Brazil: An Asessment of the Productivity and Cost of Different Technological Routes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Haliza, A. R. (2016). Governans Kelestarian Dan Potensi Tenaga Diperbaharui Ke Arah Kesejahteraan Alam Sekitar di Malaysia. In H. A. Rahman. Serdang: Universiti Pendidikan Sultan Idris. John Z. Lu, Qinglin Wu, Ioan I. Negulescu & Yan Chen. (2006). The Influences of Fiber Feature and Polymer Melt Index on Mechanical Properties of Sugarcane Fibre/ Polymer Composite.. Wiley Interscience, Lora ES, Andrade RV. (2009). Biomass as energy source in Brazil. Renewable & Sustainable Energy Reviews, Muhammad Arshad & Sibtain Ahmed. (2014). COgenation Through bagasse. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Mustafa Balat & Havva Balat. (2012). Recent trends in Global Production and Bio Ethanol Fuel Saputra, P. P. (2012). Studi pemanfaatan Biomassa Tebu (Dan Perbandingan Dengan Batu Bara) Sebagai bahan Bakar Pembangkit Listrik Tenaga UAP 1X3MW Di Asembagus, Kabupaten Situbondo. (Studi Kasus Pabrik Gula Asembagus). Proceeding Seminar Tugas Akhir. Syahrul Hisham. M & Hazriq izzuan. J. (2012). Pembangunan Sumber Tenaga Yang Boleh Diperbaharui Mengikut Perspektif Islam. 3rd National Conference Fiqh Science and Technology 2012 (FST 2012). T.N Adams, G.D Whitehouse and D. Maples. (1978). Properties and Operating Experience With Bagasse as a Boiler Fuel. National Waste Processing Conference., V.E.N Santos, R.N Ely, A.s Szklo & A. Magrini. (2014). Chemical, Electricity and Fuels from Bio refineries Processing Brazil's Sugarcane Bagasse: Production recipe and minimum selling Prices. Elsevier, Yokoyama, S. (2008). The Asian Biomass Handbook: A Guide for Biomass Production and Utilization. Japan: The Japan Institute of Technology. 8

9 BIBLIOGRAFI PENULIS-PENULIS NAMA: Arffaazila Binti Rahmat ASAL: Perak LATAR BELAKANG PENDIDIKAN: Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Awam (Kepujian). KEPAKARAN: Environmental Engineering dan Traffic Engineering. PENGALAMAN: Pengalaman 11 tahun dalam pendidikan di Politeknik. NAMA: Norazila Binti Mad ASAL: Johor LATAR BELAKANG PENDIDIKAN: Ijazah Sarjana Muda Sains Geomatik (Kepujian). KEPAKARAN: Matematik Kejuruteraan. PENGALAMAN: Pengalaman 13 tahun dalam pendidikan di Politeknik 9