4.Biojisim-buku Sumber Guru

Biojisim

4. Biojisim

4.1 Pendahuluan

Dimusim cuti persekolahan anda mungkin melancong di dalam negeri atau menziarah kaum keluarga yang tinggal berjauhan.

Pernahkah keluarga anda singgah di sesuatu kawasan yang terdapat ramai penjaja makanan tradisi melakukan perusahaan mereka?

Adakah anda perhatikan apakah yang mereka gunakan untuk menyalakan api?

Sudah pasti ada di antara mereka yang menggunakan kayu api.

Kayu api adalah satu daripada sumber tenaga biojisim yang terdapat di negara kita dan biasa digunakan untuk memasak. Kita biasa memerhatikan berbagai jenis makanan tradisi seperti lemang, keropok lekor, dodol, ketupat, ayam dan ikan bakar dan sebagainya dimasak dengan pembakaran kayu atau arang.

Bahan bakar atau bahan api biojisim yang lain seperti tempurung, sabut dan pelepah kelapa juga kerap digunakan.

Penggunaan bahan api biojisim tidaklah terhad di kawasan-kawasan luar bandar sahaja. Di bandar-bandar besar seperti Kuala Lumpur, Ipoh, Pulau Pinang, Johor Bahru terdapat juga gerai-gerai satay atau ikan bakar yang meng-gunakan arang sebagai bahan api.

Ramai orang yang menganggap bahawa makanan yang dimasak menggunakan api kayu atau arang itu mempunyai keenakan yang istimewa. Adakah kegunaan sumber tenaga biojisim hanya untuk memasak sahaja?

Dalam Bab ini kita pelajari apakah dia, sifat-sifatnya, penghasilan, penggunaan, keistime-waan dan kelemahan sumber tenaga biojisim.

Penggunaan sumber tenaga biojisim sebagai satu daripada sumber tenaga komersial adalah sebahagian daripada dasar tenaga negara. Kesedaran dan pengetahuan tentang sumber-sumber tenaga biojisim yang wujud di negara kita serta tentang teknologi yang sedia ada bagi menggunakannya boleh menyediakan masyarakat untuk menerima penggunaan sumber tersebut dengan lebih meluas dan lebih bertanggungjawab lagi.

4.2 Apakah Biojisim?

Biojisim adalah bahan organik yang terhasil dari proses hidupan atau tumbuhan. Dalam bab ini tumpuan diberikan kepada biojisim yang terhasil dari tumbuhan. Walau bagaimana pun biojisim yang terhasil daripada hidupan tidak kurang juga menfaatnya kepada manusia.

Untuk dijadikan sumber tenaga, biojisim itu mestilah boleh ada secara berterusan. Dengan kata lain sumber itu boleh diperbaharui dengan usaha manusia sama ada secara terancang atau secara kebetulan sahaja.

Contohnya dalam industri minyak kelapa sawit sabut buah kelapa sawit yang telah diperah minyaknya digunakan sebagai bahan api untuk menjalankan kilang minyak tersebut. Dalam hal ini sabut itu terhasil secara kebetulan sahaja dan ia dinamakan hasil sampingan atau hasil buangan proses menghasilkan minyak kelapa sawit. Selagi kegiatan menanam dan mengeluarkan minyak kelapa sawit dijalankan di negara kita selagi itulah sabut buah kelapa sawit itu akan terus terhasil sebagai hasil sampingan dan boleh digunakan sebagai sumber tenaga yang diperbaharui.

Di kilang papan dan kilang perabot terdapat reja-reja dan keratan kayu serta habuk gergaji yang terhasil sebagai hasil sampingan dan boleh juga digunakan sebagai sumber tenaga.

Dalam Jadual 1 disenaraikan biojisim yang terhasil dari beberapa aktiviti di negara kita yang boleh dijadikan sumber tenaga.

4.2.1 Tanaman Untuk Sumber Tenaga

Di beberapa negara di Amerika Utara, Amerika Selatan dan Eropah ahli-ahli sains mengkaji kemungkinan menanam tumbuhan tertentu semata-mata untuk dijadikan sumber tenaga.

Ada tumbuhan jenis kayu yang digunakan sebagai bahan api dengan cara dibakar. Tumbuhan jenis kayu boleh juga digunakan untuk menghasilkan gas.

CETREE – Buku Sumber Guru 44

Biojisim

Ada pula tumbuhan yang boleh menghasilkan minyak yang boleh digunakan sebagai bahan api.

Pernahkah anda terbaca dalam akhbar berkenaan dengan usaha Institut Penyelidikan Minyak Kelapa Sawit (PORIM) mengkaji kegunaan minyak kelapa sawit sebagai pengganti minyak disel untuk menjalankan kereta?

Ada juga tumbuhan jenis bijirin atau yang mengeluarkan cecair seperti tebu. Cecair tumbuhan atau bijirin itu boleh difermentasi (ditapaikan) menghasilkan sejenis alkohol yang boleh digunakan sebagai bahan api untuk menggantikan minyak.

Di Brazil alkohol yang terhasil dari fermentasi air tebu digunakan menggantikan minyak petrol untuk menjalankan kereta.

Jadual 1. Beberapa jenis biojisim yang

terdapat di Malaysia

Aktiviti Jenis Tumbuhan

Bahagian Tumbuhan yang

terbuang dan boleh dijadikan sumber tenaga

Padi

Jerami (daun dan batang padi kering); Sekam Padi

Kelapa Pelepah dan daun; Tempurung; Sabut

Koko Dahan dan ranting (cantasan); Kulit buah

Getah Dahan dan ranting; Batang (tanam semula)

Pertanian

Kelapa Sawit Pelepah dan daun; Sabut; Tempurung; Tandan

Kilang Papan

Kayu Hutan Kulit kayu; Reja kayu; Habuk gergaji

Kilang Perabot

Kayu gergaji Reja kayu; Habuk gergaji dan ketam

Belukar dan hutan sekunder

Bermacam jenis kayu

Batang; dahan dan ranting

4.2.2 Najis Haiwan Sebagai Sumber Tenaga

Najis haiwan seperti tahi lembu dan ayam juga dikira sebagai sumber tenaga biojisim.

Di benua India tahi lembu adalah bahan api tradisi yang banyak digunakan hingga ke hari ini.

Tahi lembu dikeringkan dengan menjemur di tempat panas dan apabila kering ia disimpan dan apabila diperlukan ia dibakar untuk memasak dan juga memanaskan ruang pada musim sejuk.

Di negara kita tahi lembu belum digunakan sebagai sumber tenaga kerana ada banyak bahan lain yang boleh digunakan seperti yang dilihat dalam Jadual 1.

Pada hari ini ada kaedah baru mendapatkan sumber tenaga dari najis haiwan. Kaedah ini dinamakan fermentasi anaerobik. Fermen-tasi anaerobik berlaku apabila najis haiwan atau bahan organik lain yang berair disimpan dalam bekas yang tidak berudara. Bakteria akan mencernakan bahan organik itu menghasilkan sejenis gas yang boleh dibakar yang dinamakan biogas.

Kaedah ini pada mulanya banyak digunakan secara kecil-kecilan di negeri Cina, India dan Afrika. Binaan tangki fermentasi anaerobik adalah seperti dalam Rajah 4.1.

Di Denmark, iaitu sebuah negara penternakan yang maju di utara Eropah, kaedah fermentasi anaerobik najis haiwan ini sudah dimajukan menjadi satu teknologi yang canggih. Teknologi ini digunakan di ladang-ladang yang bersepadu yang boleh mengumpulkan amaun najis haiwan yang cukup banyak sehingga biogas yang dihasilkan mampu membekalkan tenaga kepada perbandaran.

CETREE – Buku Sumber Guru

45

Biojisim

Rajah 4.1 Lukisan tangki fermentasi anaerobik untuk menghasilkan biogas daripada najis haiwan


Biojisim

Aktiviti 1

Banci Sumber danPenggunaan Bahan Api Biojisim

Persediaan:

1. Peta kampung atau kawasan perumahan yang telah ditandakan sempadan kawasan-kawasan kecil untuk kajian,

2. Borang bancian seperti yang ditunjukkan dalam Borang A1 di bawah.

Cara kerja:

1. Dalam aktiviti ini murid-murid dipecahkan kepada kumpulan kerja terdiri dari 3 hingga 5 orang.

2. Setiap kumpulan dibekalkan peta kawasan dan borang bancian secukupnya dan ditugaskan melakukan bancian dikawasan kajian tertentu.

3. Maklumat dari borang bancian dikumpulkan di dalam jadual A1.

Jadual A1. Penggunaan Sumber Tenaga

Di Kawasan __________________

Sumber Tenaga Bilangan. Premis Menggunakannya

Untuk Apa Digunakan Peratus

Elektrik

Minyak Api

Minyak Disel

Minyak Petrol

Gas

Biojisim

Arang

Kayu Api

Lain-lain

Jumlah

Kesimpulan:

________% rumah kediaman di kawasan menggunakan sumber tenaga biojisim.


47

Biojisim

Borang A1

Sekolah Menengah Bestari _________________________

Borang Bancian Sumber dan Penggunaan Tenaga

Kampung/Taman

Kawasan Kajian No.

Bancian dilakukan oleh:

No. dan Alamat Premis

Rumah Kediaman

Rumah Kedai

Pejabat

Rumah Ibadat

Kilang

Jenis Premis

Tandakan (√ ) di petak yang bersesuaian

Lain-lain (Nyatakan)

Jenis Untuk apa digunakan Kuantiti/bulan

Elektrik

Minyak Api

Minyak Petrol

Minyak Disel

Sumber Tenaga Selain Biojisim yang digunakan

Gas

Jenis Untuk apa digunakan

Kuantiti/bulan Bagaimana diperolehi

Arang

Kayu

Sumber Biojisim yang digunakan

Lain-lain

(Nyatakan)


Biojisim

4.3 Apakah Asal-Usul Biojisim?

Biojisim dihasilkan oleh tumbuhan yang berdaun hijau melalui proses fotosintesis.

Dalam proses fotosintesis tumbuhan mengambil karbon dioksida dari udara, air dari bumi dan tenaga dari cahaya mata hari menghasilkan glukosa (yang kemudian membentuk karbohidrat) dan gas oksigen.

Proses fotosintesis boleh dilambangkan dengan persamaan seperti berikut: Kabon dioksida + Air Glukosa

+ Oksigen

Proses di atas berlaku jika ada klorofil dan cahaya mata hari.

Karbohidrat ialah bahan organik yang membina tumbuhan yang membolehkan tumbuhan membesar dan juga menghasilkan buah.

Gas oksigen yang terhasil dalam fotosintesis dibebaskan ke udara.

Oksigen adalah satu gas yang penting yang diperlukan oleh hidupan termasuk manusia untuk pernafasan.

Fotosintesis berlaku di dalam bahagian daun yang dinamakan kloroplas yang mengandungi klorofil, iaitu pigmen yang berwarna hijau yang terdapat di dalam daun.

Boleh disimpulkan melalui fotosintesis tumbuhan mengambil tenaga matahari dan menyimpannya dalam bentuk tenaga kimia yang terkandung di dalam karbohidrat.

4.4 Penggunaan Tenaga Biojisim di Malaysia

Hingga kira-kira 50 tahun dahulu boleh dikatakan semua orang menggunakan biojisim sama ada kayu api atau arang untuk memasak. Kayu api adalah kayu yang telah dikeringkan yang terbakar dengan mudah. Arang adalah sejenis bahan api yang diperbuat dari kayu melalui proses pengkarbonan. Pada masa itu tenaga elektrik juga tidak terdapat secara meluas seperti sekarang.

Kemudian terdapat minyak kerosin atau nama biasanya minyak api atau minyak tanah yang

dihasilkan daripada minyak petroleum. Penduduk di dalam kawasan bandar dan di sekitar bandar menukar kepada bahan api tersebut.

Minyak api juga lazim digunakan untuk pencahayaan pada waktu malam kerana tenaga elektrik belum terdapat secara meluas.

Orang memilih minyak api kerana apabila digunakan dengan alat memasak yang direka khas untuknya apinya lebih terkawal dan tidak mengeluarkan asap seperti api kayu. Walau bagaimanapun ia mengeluarkan bau minyak yang agak kuat. Begitu juga apabila digunakan menggunakan lampu yang direka khas untuk menggunakan minyak api yang dinamakan lampu gaslin (gasolene) , apinya cukup terang.

Kemudian (kira-kira 1970) diperkenalkan pula bahan api gas petroleum cecair, yang biasanya dipanggil gas sahaja. Penduduk negara kita bertukar pula kepada bahan api ini untuk kegunaan memasak.

Orang menyukai gas kerana ia lebih mudah digunakan berbanding minyak api. Tambahan pula apinya tidak mengeluarkan bau yang kuat seperti api minyak.

Sebenarnya gas juga boleh digunakan untuk menyalakan lampu untuk pencahayaan, seperti yang digunakan untuk perkhemahan pada hari ini. Tetapi oleh sebab tenaga elektrik sudah terdapat secara meluas lampu tersebut tidak digunakan secara meluas di rumah kediaman.

Pada hari ini penggunaan kayu api untuk memasak amat berkurangan tetapi penggunaan sumber biojisim secara besar-besaran terdapat dalam industri, terutama sekali industri kelapa sawit. Di kilang yang memerah buah kelapa sawit untuk mengeluarkan minyaknya, sabut dan tempurung buah kelapa sawit yang merupakan hampas atau bahan buangan itu dibakar untuk menjalankan kilang tersebut. Dengan demikian kilang tersebut tidak perlu membelanjakan wang untuk membeli sumber tenaga yang lain.

Kilang perabot juga ada yang menggunakan reja-reja kayu dan habuk gergaji sebagai bahan api menjalankan kilangnya.

Selain daripada dapat menjimatkan kos sumber tenaga penggunaan bahan biojisim buangan itu menylesaikan masalah pengawalan bahan buangan yang boleh mencemarkan alam sekitar. Jika sekiranya bahan buangan kilang


49

Biojisim

kelapa sawit tidak digunakan sebagai sumber tenaga, mungkin ia perlu dibakar juga untuk menghindar dari bahan ini dari terkumpul menggunung di sekitar kilang-kilang tersebut.

Untuk masa hadapan kerajaan telah menggubal dasar yang menggalakkan pengusaha-pengusaha menggunakan biojisim untuk menjana tenaga sama ada tenaga elektrik atau

tenaga haba untuk proses industri atau kedua- duanya. Tetapi mereka mestilah menggunakan peralatan yang termaju yang dapat mencegah pengeluaran asap dan kotoran yang mencemarkan alam sekitar. duanya. Tetapi mereka mestilah menggunakan peralatan yang termaju yang dapat mencegah pengeluaran asap dan kotoran yang mencemarkan alam sekitar.


Biojisim

Aktiviti 2.

4.4 Mengkaji pembakaran bahan api biojisim.

Kaedah:

1. Susun radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah A2.

2. Seketul kayu dipegang dengan pengapit dan dibakar pada penunu Bunsen.

3. Setelah kayu terbakar dengan lancar masukkan ke dalam kelalang dan tutupkan kelalang.

4. Buka pili supaya pam turas menyedut udara ke dalam kelalang melalui kelalang kon berisi air kapur sambil udara serta hasil pembakaran yang ada di dalam kelalang disedut melalui kapas kaca dan air kapur.

5. Setelah api yang membakar kayu padam, hentikan pam turas dan pasangkan radas baru dan ulang langkah 2 hingga 4, kali ini menggunakan arang.

Rajah A2.

Keputusan:

1. Air kapur dalam kelalang kon pertama menjadi keruh setelah beberapa ketika. Ini menunjukkan karbon dioksida dalam udara telah diserap oleh air kapur.

2. Air kapur dalam kelalang kon ke dua menjadi keruh lebih cepat. Ini menunjukkan pembakaran biojisim (kayu dan arang) menghasilkan karbon dioksida.

3. Kapas kaca bertukar warna kerana sebahagian hasil pembakaran melekat kepada kapas kaca. Warnanya lebih hitam apabila kayu dibakar.

Kesimpulan:

1. Pembakaran biojisim menghasilkan karbon dioksida dan kotoran (jelaga)

2. Pembakaran kayu menghasilkan lebih banyak kotoran berbanding pembakaran arang.


51

Biojisim

Aktiviti 3

4.5 Mengkaji kandungan biojisim

Kaedah:

1. Radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah A3 dipasang.

2. Dua sudu habuk gergaji dimasukkan ke dalam tabung didih terlebih dahulu.

3. Menggunakan penunu Bunsen panaskan tabung didih dengan perlahan.

4. Apabila kelihatan gas keluar dari salur kaca perhatikan warnanya dan pastikan baunya.

5. Ambil sebatang kayu uji yang menyala dan cucuhkan pada hujung salur kaca dan perhatikan apakah yang berlaku

6. Ulang langkah 1 hingga 5, kali ini menggunakan serbuk arang.

Rajah A3.

Keputusan:

1. Apabila dipanaskan habuk gergaji mengeluarkan banyak gas yang boleh dilihat dan berbau kuat.

2. Serbuk arang tidak mengeluarkan banyak gas yang berbau apabila dipanaskan.

3. Gas yang dikeluarkan oleh habuk gergaji yang dipanaskan boleh terbakar.

4. Gas yang dikeluarkan apabila serbuk arang dipanaskan tidak boleh terbakar.

Kesimpulan:

1. Habuk gergaji (kayu) mengandungi banyak bahan meruap yang boleh terbakar.

2. Arang tidak banyak mengandungi bahan meruap yang boleh terbakar.


Biojisim

Aktiviti 4

4.6 Perbandingan nilai haba biojisim

Kaedah:

1. Radas seperti dalam Rajah A4 disediakan.

2. 100ml air disukat dan dimasukkan ke dalam kelalang kon.

3. Suhu air di dalam kelalang kon dicatatkan.

4. 20gm habuk gergaji kering ditimbang dan diasingkan.

5. Ambil satu sudu habuk gergaji yang telah ditimbang dan bakar pada penunu Bunsen.

6. Setelah habuk gergaji terbakar masukkan ke dalam tabung didih dikuti dengan selebihan habuk gergaji yang sudah ditimbang tadi.\.

7. Sumbat tabung didih dengansedikit kapas kaca untuk menghalang habuk gergaji dari ditarik keluar.

8. Pasangkan tabung didih pada radas.

9. Buka pili supaya udara ditarik melalui tabung didih, membekalkan oksigen untuk pembakaran habuk gergaji, dan keluar melalui kelalang kon.

10. Setelah habuk gergaji habis terbakar tutup pili dan catatkan suhu air di dalam kelalang kon.

11. Ulang langkah-langkah 2 hingga 10, kali ini menggunakan serbuk arang.

Keputusan:

1. Untuk pembakaran habuk gergaji:

a. Suhu mula air dalam kelalang kon = aa oC.

b. Suhu akhir air dalam kelalang kon = bb oC

c. Perubahan suhu air = bb - aa oC

2. Untuk pembakaran serbuk arang:

a. Suhu mula air dalam kelalang kon = cc oC

b. Suhu akhir air dalam kelalang kon = dd oC

c. Perubahan suhu air = dd – cc oC

Kesimpulan:

1. Peruhanan suhu air lebih banyak dengan pembakaran arang berbanding kayu.

2. Nilai haba arang lebih tinggi daripada nilai haba kayu.


53

Biojisim

Rajah A4.


Biojisim

Nilai Haba Biojisim

Apabila biojisim dibakar tenaga dalam bentuk haba dibebaskan. Banyaknya haba yang boleh diperolehi daripada kuantiti tertentu sesuatu bahan itu dinamakan nilai haba bahan tersebut.

Haba adalah satu daripada bentuk tenaga. Unit bagi tenaga dan haba adalah sama iaitu Joule (J).

Dalam Aktiviti 4 telah disaksikan bagaimana hasil pemanasan air yang berlaku menggunakan bahan api kayu dan arang adalah berbeza. Ini bermakna nilai haba kayu dan arang tidak sama.

Pengetahuan tentang nilai haba sesuatu bahan api itu adalah penting dalam industri tenaga.

Bahan api yang bernilai haba tinggi lebih baik kerana beberapa sebab, antaranya:

Sistem pembakaran yang diperlukan kecil;

Amaun bahan api yang diperlukan kecil;

Kos pengangkutan kurang;

Tidak perlu simpanan bahan api yang banyak.

Kotoran yang dikeluarkan untuk menghasilkan tenaga juga sedikit. Ini bermakna mengurangkan pencemar-an alam sekitar.

Semua kebaikan yang disenaraikan di atas boleh dilihat apabila dibandingkan penggunaan kayu api dengan penggunaan gas untuk memasak.

Satu tanki gas 12 liter mencukupi untuk hampir dua bulan untuk satu keluarga yang terdiri dari 5 orang. Jika menggunakan kayu api keluarga tersebut mungkin memerlukan satu tan (1000kg) kayu api untuk satu bulan. Jika menggunakan kayu api dapur hendaklah berasingan daripada tempat kediaman kerana dapur kayu mengeluarkan asap.

Dalam Jadual 2 disenaraikan nilai haba beberapa jenis biojisim dan bahan api biasa.

Jumlah tenaga, E, dalam Joule (J) yang boleh didapati dari sejumlah sesuatu bahan api boleh dikira dengan formula:

Tenaga, E = m x NH J

Dengan m adalah jisim bahan api dalam kg, NH adalah nilai haba bahan api tersebut dalam J/kg.

Contoh:

Berapakah haba yang dibebaskan apabila 0.5kg kayu kering dibakar hingga menjadi abu?

Penyelesaian:

E = 0.5kg x 18MJ/kg

= 9.0MJ

Jadual 2. Nilai haba beberapa bahan api

Bahan Api Nilai Haba

MJ/kg*

Kayu kering 18

Sekam padi kering 13

Sabut kelapa sawit kering

17

Tahi lembu kering 14

Arang 24

Arang batu 27

Minyak Disel 46

Gas (Gas Cecair Petroleum)

45

• M, singkatan untuk Mega, bermakna satu juta. 1MJ bermakna 1 juta Joule. Haba sebanyak 1 MJ boleh menaikkan suhu 240 kg air sebanyak 1 darjah Celcius.

4.6 Arang

Dapat dilihat dalam Jadual 2 arang mempunyai nilai haba yang lebih tinggi daripada kayu.


55

Biojisim

Arang tidak mengeluarkan banyak jelaga apabila dibakar (disaksikan dalam Aktiviti 2). Ini bermakna arang adalah bahan api biojisim yang bersih berbanding kayu.

Dengan demikian arang sesuai digunakan di dalam kawasan bandar.

Maka tidak hairanlah arang adalah bahan api yang dipilih sekiranya seseorang itu tinggal di bandar dan ingin menggunakan bahan api biojisim. 4.6.1 Mengapakah kayu mengeluarkan banyak asap apabila dibakar sedangkan arang tidak?

Arang diperbuat daripada kayu dengan satu proses yang dinamakan pengkarbonan.

Kayu mengandungi tiga bahan utama iaitu selulosa, lignin dan air.

Selulosa mengandungi unsur-unsur karbon, hidrogen dan oksigen.

Lignin adalah bahan yang bersifat perekat yang menjadikan dinding sel tumbuhan keras.

Lignin juga mengandungi unsur-unsur karbon, hidrogen dan oksigen.

Lignin meruap pada suhu tinggi.

Kayu yang belum kering mengandungi banyak air di dalam sel-selnya.

Kayu yang sudah kering mengandungi sedikit sahaja air.

Apabila kayu dibakar, walaupun yang kering, ia akan mengeluarkan wap air bercampur bahan meruap yang tidak terbakar sepenuhnya. Ini membentuk asap yang berjelaga.

Ada dua cara mengatasi masalah ini: Pertama membuat arang daripada kayu. Kedua, membakar kayu pada suhu yang cukup tinggi supaya bahan-bahan meruap turut terbakar. Ini dilakukan menggunakan sistem pembakaran yang termaju.

Arang tidak mengandungi lignin dan sedikit sangat air. Maka apabila dibakar ia tidak mengeluarkan banyak asap dan jelaga.

4.7 Pengkarbonan Kayu

Kayu ditukar menjadi arang dalam proses yang dinamakan pengkarbonan.

Dalam proses pengkarbonan kayu dipanaskan di dalam ketuhar tetapi tidak dibekalkan udara.

Proses ini dinamakan juga pemanasan anaerobik.

Pada suhu tinggi jika dibekalkan oksigen (udara) kayu akan terbakar menjadi abu. Ia tidak menjadi arang.

Setelah kayu dimasukkan ke dalam ketuhar suhu ketuhar dinaikkan dengan perlahan hingga mencapai antara 400 oC hingga 500 oC.

Apabila suhu ketuhar menaik, mula-mula air dan sebahagian besar daripada lignin meruap dan kayu menjadi kering.

Apabila suhu terus menaik mencapai 400 oC ikatan kimia yang membentuk molekul selulosa yang mengandungi karbon, oksigen dan hidrogen akan terurai.

Oksigen dan hidrogen membentuk wap air dan meruap sehingga yang tinggal hanya karbon sahaja.

Kandungan arang lazimnya adalah 65% hingga 85% karbon dan selebihnya bahan-bahan lain yang tidak teruap di dalam proses pengkarbonan.

Arang yang mengandungi peratus karbon yang tinggi adalah arang yang bermutu tinggi.

Apabila arang yang tulen dibakar ia menghasilkan hanya karbon dioksida. Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Oleh sebab itu apabila arang dibakar tidak banyak asap dikeluarkan.

Asap yang kelihatan apabila kayu atau biojisim lain dibakar adalah gas-gas yang mengandungi wap air, bahan-bahan meruap dan butiran-butiran halus yang kelihatan hitam berjelaga. Pembakaran demikian menambahkan kotoran ke dalam udara atau alam sekitar.

Oleh sebab itu kita tidak digalakkan melakukan pambakaran secara terbuka. Bahkan kerajaan telah membuat peraturan yang membolehkan seseorang yang melakukan perbuatan tersebut dihukum.


Biojisim

Rajah A5. Pembakaran anaerobik (tanpa udara)

habuk gergaji menghasilkan arang


57

Biojisim

Aktiviti 5

Pengkarbonan kayu.

Kaedah:

Bahagian A

1. Radas seperti yang ditunjukkan dalam Rajah A5. disediakan.

2. 20g habuk gergaji kering dimasukkan ke dalam tabung didih.

3. Nyalakan penunu Bunsen pada nyalaan sederhana dan letakkan api di bawah tabung didih.

4. Perhatikan apa yang berlaku kepada habuk gergaji.

5. Perhatikan cecair yang terkondensasi di dalam tabung uji.

6. Cucuhkan kayu uji bermenyala pada hujung salur kaca.

7. Setelah pengeluaran gas berkurangan (api dihujung salur kaca padam), padamkan api penunu Bunsen, ketatkan penyepit pada salur getah, supaya udara tidak memasuki tabung didih semasa masih panas, dan biarkan tabung didih menyejuk ke suhu ruang.

Bahagian B

8. Ambil sedikit kapas, celupkan dalam cecair yang terkondensasi dalam tabung uji, letakkan di atas mangkuk penyejat dan cucuh dengan kayu uji bernyala.

9. Setelah tabung didih sejuk ambil sedikit serbuk hitam yang tinggal dalam tabung didih menggunakan sudu balang gas dan panaskan hingga terbakar.

10. Masukkan sudu balang gas mengandungi serbuk terbakar itu ke dalam balang gas yang mengandungi sedikit air kapur.

11. Setelah api terpadam sudu balang gas dikeluarkan.

12. Balang gas itu ditutup dan digoncang.

Keputusan:

1. Habuk gergaji bertukar warna menjadi gelap atau hitam.

2. Cecair berwarna kekuning-kuningan terkondensasi di dalam tabung uji.

3. Cecair yang terkondensasi boleh terbakar.

4. Gas yang keluar dari salur kaca boleh terbakar.

5. Air kapur menjadi keruh.

Kesimpulan:

Habuk gergaji (kayu) yang dipanaskan tanpa udara menjadi arang (karbon) dan mengeluarkan bahan meruap yang boleh terbakar.

Nota: Cecair yang terkondensasi itu dinamakan “car” diambil dari Bahasa Urdu bermakna “teh” keran warnanya.


Biojisim

4.8 Kegunaan Arang di Malaysia

Kita telah ketahui arang digunakan untuk memasak. Adakah arang digunakan untuk tujuan lain?

Selain daripada kegunaan memasak arang juga adalah satu bahan penting dalam industri terutama sekali industri besi.

Kilang besi menggunakan beribu ton arang tiap-tiap tahun untuk tujuan ini.

Arang digunakan sebagai bahan penurun dalam proses peleburan besi.

Dalam proses peleburan besi bijih besi digaulkan dengan arang dan batu kapur dan dipanaskan di dalam relau.

Pada suhu tinggi carbon dari arang dan oksigen yang terikat dalam bijih besi akan membentuk gas karbon dioksida dan meruap keluar, meninggalkan cecair besi.

Cecair besi itu dituang ke dalam acuan untuk membuat jongkong besi.

Arang juga digunakan oleh tukang besi yang membuat alat-alat daripada besi seperti parang dan pisau.

Selain daripada itu ada sejenis arang yang diproses selanjutnya dengan proses yang dinamakan pengaktifan.

Arang yang telah diproses demikian dinamakan karbon teraktif.

Karbon teraktif mempunyai sifat istimewa, ia kuat menyerap bahan-bahan kimia dan kotoran sehingga boleh menyerap berat bahan kimia berkali-kali ganda beratnya sendiri.

Oleh itu karbon teraktif banyak digunakan sebagai bahan penapis dalam industri kimia, ubatan dan makanan.

Pernahkah anda melihat atau menggunakan pembersih air yang menggunakan penapis karbon teraktif?

Karbon teraktif juga digunakan dalam bahagian penapis topeng gas keselamatan untuk menyerap gas-gas beracun.

4.9 Perusahaan Arang di Malaysia

Tahukah anda di mana arang dihasilkan di negara kita?

Kebanyakkan daripada arang yang digunakan di negara kita dibuat daripada kayu bakau. Oleh sebab itu tempat penghasilan arang terletak di kawasan-kawasan yang banyak terdapat pokok bakau.

Di Semenanjung Malaysia kawasan yang terdapat penghasilan arang secara besar-besaran ialah di daerah Larut dan Matang di negeri Perak.

Arang banyak juga dihasilkan di Sarawak.

Pengusaha arang bakau itu lazimnya menggunakan relau seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1. Relau ini diperbuat daripada batu bata dan tanah liat. Sebuah relau seperti yang ditunjukkan dalam gambar itu boleh menghasilkan sehingga 20 ton arang sekali bakar.

Proses penghasilan arang menggunakan relau tanah liat mengambila masa antara 32 hingga 40 hari.

Secara kecil-kecilan arang juga dihasilkan di kawasan yang terdapat banyak kilang papan. Di kilang papan kayu balak digergaji untuk membuat papan dan berbagai jenis kayu gergaji. Dalam proses ini banyak reja-reja dan keratan kayu yang tidak dapat digunakan akan terhasil juga. Jika kilang papan itu terletak jauh dari pendudukan reja-reja dan keratan kayu itu dikumpul dan digunakan untuk membuat arang secara kecil-kecilan. Di sini reja-reja dan keratan kayu itu ditimbus dengan habuk gergaji dan dibakar. Sudah tentulah pembuatan arang cara ini mengeluarkan banyak asap dan pada masa ini tidak digalakkan lagi.

Pengusaha arang juga akan mencari kawasan ladang getah yang pokok getahnya sedang ditebang untuk ditanam semula. Penebangan pokok getah itu menghasilkan banyak kayu. Sebahagian daripada kayu itu, iaitu bahagian pangkal batang yang berkualiti baik akan digunakan untuk membuat perabot. Sebahagian besar lagi dari hujung, batang yang kurang baik dan dahan akan diambil oleh pengusaha arang untuk dijadikan arang.


59

Biojisim

Pengusaha arang tersebut boleh kelihatan menggunakan relau yang boleh diangkut ke sana ke mari yang diperbuat daripada besi.

Contoh relau besi ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 1. Membakar arang dalam relau tanah liat.

Gambar 2. Mebakar arang dalam relau besi.


Biojisim

4.10 Proses-proses mendapatkan tenaga dari biojisim

Ada berbagai cara tenaga boleh didapati dari biojisim. Antaranya yang terkenal ialah pembakaran, pembuatan arang, peng-hasilan gas (penggasan), dan penghasilan alkohol.

4.10.1 Pembakaran

Pembakaran adalah kaedah tradisi untuk mendapatkan tenaga dari biojisim.

Pada hari ini ada berbagai kaedah pembakaran yang mampu mendapatkan lebih banyak tenaga dari biojisim di samping mengu-rangkan pengeluaran bahan pencemar.

Penukaran kayu kepada arang juga adalah kaedah tradisi yang boleh digolongkan sebagai pembakaran.

4.10.2 Penghasilan Gas

Biojisim boleh dipanaskan di dalam udara yang terhad untuk mengeluarkan gas yang boleh dibakar. Proses ini dinamakan penggasan.

Biojisim yang mengandungi banyak air boleh difermentasi secara tanpa udara atau anaerobik untuk menghasilkan biogas, sebahagian besarnya metana.

Proses ini dinamakan pencernaan anaerobik.

Penghasilan biogas dari najis haiwan adalah menggunakan kaedah ini.

Cecair buangan kilang kelapa sawit juga telah difermentasikan untuk menghasilkan biogas dibeberapa buah kilang di negara kita.

4.10.3 Penghasilan Alkohol

Biojisim yang mengandungi karbohidrat atau gula boleh difermentasi untuk menghasilkan alkohol untuk menggantikan minyak.

Sebahagian daripada biojisim yang telah difermentasikan untuk menghasilkan alkohol bahan api adalah gula tebu, bijirin dan berbagai jenis ubi.

4.10.4 Masa Hadapan Sumber Tenaga Biojisim

Negara kita mempunyai banyak jenis biojisim yang boleh digunakan sebagai sumber tenaga.

Berbagai teknologi yang membolehkan manusia mendapatkan tenaga daripada biojisim telah dicipta.

Sebahagian daripada teknologi ini juga berupaya mengawal pencemaran alam sekitar.

Kerajaan telah membuat dasar bagi menggalakkan penggunaan tenaga biojisim.

Dengan demikian kita yakin bahawa pada masa hadapan lebih banyak lagi biojisim akan digunakan sebagai sumber tenaga. Lebih-lebih lagi biojisim yang merupakan bahan buangan dari kegiatan manusia, termasuklah sampah bandaran.

4.11 Rujukan

Baharudin Yatim, 1989. Tenaga: Konsep, Prinsip, Hubungan dengan Masyarakat. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka. Ensiklopedia Pelajar, Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pusataka (1990). Chris Lewis, 1988. Bahan Api Biologi, Maimon Abdullah (Penterjemah). Kuala Lumpur: Dewan Bahasa dan Pustaka. Kamaruzzaman Sopian, Mohd. Yusof Hj. Othman & Baharudin Yatim (Eds.), 1999. Proceedingsof the World Renewable Energy Congress ’99 Malaysia. Kuala Lumpur: InTeM. Kamaruzzaman Sopian, Mohd. Yusof Hj. Othman & Baharudin Yatim (Eds.), 2000. Renewable Energy Resources and Applications in Malaysia. Petaling Jaya: Pusat Tenaga Malaysia. Anthony San Pietro (Ed.), 1980. Biochemical and Photosynthetic Aspects of Energy Production. New York: Academic Press. Vaclav Smil, 1983. Biomass Energies: Resources, Links, Constraints. New York: Plenum Press. Wood Energy News. Regional Wood Energy Development Programme in Asia (RWEDP). Bangkok. http://www.rwedp.org


Documents

4.Biojisim-buku Sumber Guru