Kualitas arang yang bagus akan mampu mempertahankan struktur
kayu. Pada arang bongkahan (charcoal lump) khususnya pada kayu lunak, lingkaran
struktur akan terlihat jelas. Kualitas arang yang bagus harus padat, warna
hitam dan memiliki sedikit retakan secara melingkar. Arang tersebut akan
menghasilkan bunyi nyaring ketika dijatuhkan. Kelembaban yang tinggi dari kayu
akan membuat kualitas arang menurun karena timbulnya banyak retakan (cracks). Demikian
juga ketika kayu mengalami pengeringan berlebihan sehingga uap air merusak
struktur kayu, maka kualitas arang juga akan menurun yakni rapuh dan banyak retakan.
Selain itu juga dengan mudah terbakar tanpa bau maupun asap. Arang juga
bersifat higroskopis, yakni dengan mudah mengikat air dari udara, khususnya
pada musim penghujan. Itulah mengapa arang harus disimpan ditempat kering atau
dengan pallet dalam ruangan beratap.
kayu. Pada arang bongkahan (charcoal lump) khususnya pada kayu lunak, lingkaran
struktur akan terlihat jelas. Kualitas arang yang bagus harus padat, warna
hitam dan memiliki sedikit retakan secara melingkar. Arang tersebut akan
menghasilkan bunyi nyaring ketika dijatuhkan. Kelembaban yang tinggi dari kayu
akan membuat kualitas arang menurun karena timbulnya banyak retakan (cracks). Demikian
juga ketika kayu mengalami pengeringan berlebihan sehingga uap air merusak
struktur kayu, maka kualitas arang juga akan menurun yakni rapuh dan banyak retakan.
Selain itu juga dengan mudah terbakar tanpa bau maupun asap. Arang juga
bersifat higroskopis, yakni dengan mudah mengikat air dari udara, khususnya
pada musim penghujan. Itulah mengapa arang harus disimpan ditempat kering atau
dengan pallet dalam ruangan beratap.
Parameter kualitas utama lainnya dari arang adalah kekuatan (strength) yang mengurangi kehilangan material sewaktu bongkar – muat maupun transportasi.
Spesies atau jenis kayu memiliki pengaruh signifikan pada kekuatan (strength) arang
tersebut. Sebagai contoh arang kayu asam adalah salah satu arang terkuat, dan
arang pinus termasuk arang yang rapuh. Arang paling padat dibuat dari batang
pohon. Kualitas arang bagus akan terbakar dengan bersih dan memiliki nilai
kalor berkisar 13.000 BTU/pound atau berkisar 1½ kali dari berat kayu kering.
Kandungan abu yang rendah yang berkisar 2-3% membuatnya dipilih untuk bidang
metallurgi dan bahan bakar rumah tangga. Kandungan sulfur dan phospor juga
sangat rendah pada arang. Hal tersebut semakin mendorong penggunaan arang dalam
bidang metallurgi, tetapi dengan ditemukan sumber karbon yang murah telah
menggeser penggunaan arang dalam metallurgi. Produksi arang yang baik akan
menghasilkan konversi 1/3 dari berat kayu dan volumenya mengecil menjadi
sekitar ½ volume kayu.
Spesies atau jenis kayu memiliki pengaruh signifikan pada kekuatan (strength) arang
tersebut. Sebagai contoh arang kayu asam adalah salah satu arang terkuat, dan
arang pinus termasuk arang yang rapuh. Arang paling padat dibuat dari batang
pohon. Kualitas arang bagus akan terbakar dengan bersih dan memiliki nilai
kalor berkisar 13.000 BTU/pound atau berkisar 1½ kali dari berat kayu kering.
Kandungan abu yang rendah yang berkisar 2-3% membuatnya dipilih untuk bidang
metallurgi dan bahan bakar rumah tangga. Kandungan sulfur dan phospor juga
sangat rendah pada arang. Hal tersebut semakin mendorong penggunaan arang dalam
bidang metallurgi, tetapi dengan ditemukan sumber karbon yang murah telah
menggeser penggunaan arang dalam metallurgi. Produksi arang yang baik akan
menghasilkan konversi 1/3 dari berat kayu dan volumenya mengecil menjadi
sekitar ½ volume kayu.
Arang telah menjadi produk penting selama bertahun-tahun dan
mendapat penerimaan pasar yang baik. Penggunaan terbesar untuk bahan bakar
memasak rumah tangga dan BBQ pada acara piknik atau rekreasi. Arab Saudi dan negara-negara Timur Tengah menggunakan arang dalam jumlah banyak untuk
memanggang daging domba sebagai makanan penting bagi mereka. Selain itu arang
juga digunakan untuk pembuatan carbon disulfide, carbon tetrachloride, sodium
cyanide, calcium carbide, silicon carbide, potassium cyanide, carbon monoxide,
black powder, plastics, gas adsorbent, crayons, pharmaceutical, poultry –
animal feeds dan bahan kimia industri lainnya. Penggunaan besar lainnya adalah
untuk produksi arang aktif (activated carbon). Penggunaan untuk industri lainnya
adalah untuk steel heating (steel, pig iron, foundry molds) , nonferrous
smelting (copper, brass, nickel, alumunium, electro manganese, armor plate etc)
dan metal casehardening. Saat ini juga penggunaan arang untuk pertaninan (soil conditioner) juga mulai banyak dilakukan dan terutama untuk peningkatan
produksi di sektor pangan. Sebuah pabrik besar yang integratif untuk recovery
limbah kayu-kayu keras (hardwood byproduct recovery plant) pernah dibangun dan beroperasi meliputi
karbonisasi dan fasilitas pemurnian untuk produksi asam asetat, methanol dan
arang dalam bentuk bongkahan (lump), briquette dan arang aktif, seperti photo
dibawah ini.
mendapat penerimaan pasar yang baik. Penggunaan terbesar untuk bahan bakar
memasak rumah tangga dan BBQ pada acara piknik atau rekreasi. Arab Saudi dan negara-negara Timur Tengah menggunakan arang dalam jumlah banyak untuk
memanggang daging domba sebagai makanan penting bagi mereka. Selain itu arang
juga digunakan untuk pembuatan carbon disulfide, carbon tetrachloride, sodium
cyanide, calcium carbide, silicon carbide, potassium cyanide, carbon monoxide,
black powder, plastics, gas adsorbent, crayons, pharmaceutical, poultry –
animal feeds dan bahan kimia industri lainnya. Penggunaan besar lainnya adalah
untuk produksi arang aktif (activated carbon). Penggunaan untuk industri lainnya
adalah untuk steel heating (steel, pig iron, foundry molds) , nonferrous
smelting (copper, brass, nickel, alumunium, electro manganese, armor plate etc)
dan metal casehardening. Saat ini juga penggunaan arang untuk pertaninan (soil conditioner) juga mulai banyak dilakukan dan terutama untuk peningkatan
produksi di sektor pangan. Sebuah pabrik besar yang integratif untuk recovery
limbah kayu-kayu keras (hardwood byproduct recovery plant) pernah dibangun dan beroperasi meliputi
karbonisasi dan fasilitas pemurnian untuk produksi asam asetat, methanol dan
arang dalam bentuk bongkahan (lump), briquette dan arang aktif, seperti photo
dibawah ini.
 |
| Hardwood Byproduct Recovery Plants |
Biaya untuk investasi produksi arang tergolong murah, sehingga
bisa dilakukan oleh industri kecil dan menengah. Tetapi kesuksesan usaha arang
tidak serta merta ditentukan oleh murah biaya alat tetapi lebih pada studi
aspek komersialnya seperti sumber dan biaya bahan baku, ketersediaan dan biaya
tenaga kerja, dan aspek pasar untuk arang yang diproduksi. Bahan baku dan biaya
tenaga kerja, operasional yang efisien dan kemampuan pemasaran adalah sejumlah
faktor utama kesuksesan produksi arang.
bisa dilakukan oleh industri kecil dan menengah. Tetapi kesuksesan usaha arang
tidak serta merta ditentukan oleh murah biaya alat tetapi lebih pada studi
aspek komersialnya seperti sumber dan biaya bahan baku, ketersediaan dan biaya
tenaga kerja, dan aspek pasar untuk arang yang diproduksi. Bahan baku dan biaya
tenaga kerja, operasional yang efisien dan kemampuan pemasaran adalah sejumlah
faktor utama kesuksesan produksi arang.
 |
| Beehive Kiln, tipe karbonisasi batch yang populer di era awal 1900an |
 |
| Missouri Kiln, alat karbonisasi batch yang populer di tahun 1950an |
Pada era awal tahun 1900an produksi arang dunia mengalami
masa kejayaannya dengan produksi lebih dari 500 ribu ton. Daya dorong berupa
tingginya kebutuhan asam untuk produksi tekstil dengan arang sebagai bahan baku
produksi asam tersebut telah mendorong industri arang. Sebagai akibatnya pabrik untuk produksi arang
dan recovery produk samping menjadi mahal. Pada era ini crude liquor didapat
dari kondensasi volatil. Crude liquor tersebut kemudian dimurnikan menjadi asam
asetat murni dan metanol. Pada tahun antara 1910 dan 1940 produksi arang
mengalami penurunan menjadi hampir ½ dari era awal 1900an yang diakibatkan
material karbon lainnya menggantikan arang pada pembuatan logam-logam dan bahan
kimia.
masa kejayaannya dengan produksi lebih dari 500 ribu ton. Daya dorong berupa
tingginya kebutuhan asam untuk produksi tekstil dengan arang sebagai bahan baku
produksi asam tersebut telah mendorong industri arang. Sebagai akibatnya pabrik untuk produksi arang
dan recovery produk samping menjadi mahal. Pada era ini crude liquor didapat
dari kondensasi volatil. Crude liquor tersebut kemudian dimurnikan menjadi asam
asetat murni dan metanol. Pada tahun antara 1910 dan 1940 produksi arang
mengalami penurunan menjadi hampir ½ dari era awal 1900an yang diakibatkan
material karbon lainnya menggantikan arang pada pembuatan logam-logam dan bahan
kimia.
Biomasa khususnya kayu-kayuan memiliki kandungan terutama
hemicellulose, celullose dan lignin. Hemicellulose berkontribusi pada
non-condensable gas dan sedikit tar. Hemicellulose mulai terdekomposisi pada
kisaran suhu 150 C dan terdekomposisi secara keseluruhan diatas 180 C.
Celullose terutama berkontribusi pada condensable vapor dan mulai terdekomposisi
pada 275 C. Hemicelullose dan celullose inilah sumber utama material volatil.
Sedangkan lignin memiliki tingkat dekomposisi lebih sulit daripada
hemicellulose dan celullose. Lignin mulai terdekomposisi pada 280 C , puncaknya
dikisaran suhu 350 – 450 C dan memiliki kontribusi yang besar pada pembentukan
arang dan senyawa aromatik. Produksi
arang membutuhkan heating rate yang rendah dengan durasi waktu lama dan suhu
relatif rendah, yakni 450 C. Selama pirolisis atau karbonisasi produksi gas
juga bervariasi seiring perubahan suhunya. Gas CO2 (karbondioksida) memiliki
konsentrasi yang tinggi pada suhu rendah dan menurun seiring peningkatan suhu.
Gas-gas hidrokarbon akan keluar maksimal pada suhu 450 C dan turun diatas 500
C, setelah itu gas hidrogen mulai
terbentuk. Hidrogen sendiri terutama terbentuk pada suhu 700 – 950 C.
hemicellulose, celullose dan lignin. Hemicellulose berkontribusi pada
non-condensable gas dan sedikit tar. Hemicellulose mulai terdekomposisi pada
kisaran suhu 150 C dan terdekomposisi secara keseluruhan diatas 180 C.
Celullose terutama berkontribusi pada condensable vapor dan mulai terdekomposisi
pada 275 C. Hemicelullose dan celullose inilah sumber utama material volatil.
Sedangkan lignin memiliki tingkat dekomposisi lebih sulit daripada
hemicellulose dan celullose. Lignin mulai terdekomposisi pada 280 C , puncaknya
dikisaran suhu 350 – 450 C dan memiliki kontribusi yang besar pada pembentukan
arang dan senyawa aromatik. Produksi
arang membutuhkan heating rate yang rendah dengan durasi waktu lama dan suhu
relatif rendah, yakni 450 C. Selama pirolisis atau karbonisasi produksi gas
juga bervariasi seiring perubahan suhunya. Gas CO2 (karbondioksida) memiliki
konsentrasi yang tinggi pada suhu rendah dan menurun seiring peningkatan suhu.
Gas-gas hidrokarbon akan keluar maksimal pada suhu 450 C dan turun diatas 500
C, setelah itu gas hidrogen mulai
terbentuk. Hidrogen sendiri terutama terbentuk pada suhu 700 – 950 C.
 |
| Produksi Arang Secara Tradisional |
 |
| Skema Proses Karbonisasi Semi-Kontinyu |
 |
| Produksi Arang Secara Kontinyu Cocok Untuk Material Curah (bulk material) |
Proses produksi arang secara tradisional membutuhkan waktu
lama hingga berminggu-minggu. Proses semi-kontinyu hanya membutuhkan waktu
relatif singkat yakni 20an jam saja, sedangkan proses kontinyu lebih cepat
lagi. Produksi arang dari kayu-kayu gelondongan atau kayu-kayu bulat atau dari
wood briquette akan cocok dengan semi-kontinyu, sedangkan bahan baku curah akan lebih cocok dengan proses kontinyu. Kiln tipe semi-kontinyu menggunakan supplai
panas melalui dinding dan after-burning pirolisis produk, dapat digunakan untuk
produksi arang tersebut. Dua buah ruangan yang digunakan secara bergantian
yakni pada mode pengeringan (drying) dan mode pirolisis atau karbonisasi
membuat proses berjalan secara efektif sehingga tidak lagi membutuhkan bahan
bakar tambahan (eksternal) dalam proses karbonisasinya. Panas eksothermal
proses pirolisis tersebut berkisar 1000 sampai 1150 KJ, membuatnya cukup
(ketika tidak ada heat losses) membuat proses pirolisis tersebut berjalan tanpa
tambahan bahan bakar eksternal. Kontrol kondisi operasi baik berupa heating
rate, suhu dan waktu tinggal pada proses semi-kontinyu juga lebih akurat
sehingga kualitas produk arang bisa dijaga dengan baik.
lama hingga berminggu-minggu. Proses semi-kontinyu hanya membutuhkan waktu
relatif singkat yakni 20an jam saja, sedangkan proses kontinyu lebih cepat
lagi. Produksi arang dari kayu-kayu gelondongan atau kayu-kayu bulat atau dari
wood briquette akan cocok dengan semi-kontinyu, sedangkan bahan baku curah akan lebih cocok dengan proses kontinyu. Kiln tipe semi-kontinyu menggunakan supplai
panas melalui dinding dan after-burning pirolisis produk, dapat digunakan untuk
produksi arang tersebut. Dua buah ruangan yang digunakan secara bergantian
yakni pada mode pengeringan (drying) dan mode pirolisis atau karbonisasi
membuat proses berjalan secara efektif sehingga tidak lagi membutuhkan bahan
bakar tambahan (eksternal) dalam proses karbonisasinya. Panas eksothermal
proses pirolisis tersebut berkisar 1000 sampai 1150 KJ, membuatnya cukup
(ketika tidak ada heat losses) membuat proses pirolisis tersebut berjalan tanpa
tambahan bahan bakar eksternal. Kontrol kondisi operasi baik berupa heating
rate, suhu dan waktu tinggal pada proses semi-kontinyu juga lebih akurat
sehingga kualitas produk arang bisa dijaga dengan baik.
