KARYA TULIS
DEGRADASI KAYU
Oleh :
ARIF NURYAWAN, S.Hut, M.Si NIP. 132 303 839
DEPARTEMEN KEHUTANAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Oktober 2008
Arif Nuryawan : Degradasi Kayu, 2008 USU e-Repository © 2008
PENDAHULUAN
Kayu sebagai bahan biologis tidak terdegradasi atau rusak karena pengaruh waktu tetapi karena faktor eksternal. Berbagai macam faktor eksternal yang terdiri atas tumbuhan (bakteri, jamur), binatang (serangga, binatang laut), iklim, mekanis, kimia, panas, dapat menyebabkan degradasi dari penampakan, struktur, ataupun komposisi kimia kayu (Tsoumis, 1991). Tulisan berikut akan menguraikan faktor-faktor yang menyebabkan degradasi kayu beserta teknik mendeteksinya yang diambil dari pustaka yang relevan.
TUMBUHAN PENYEBAB DEGRADASI Bakteri Bakteri dapat menyerang kayu yang terendam dalam air (termasuk air laut) dan terkubur dalam tanah karena bersifat anaerob. Aktivitas bakteri dapat ditunjukkan melalui lubang atau kerusakan pada membran pit sapwood (gubal), erosi pada dinding sel, dan konsumsi isi sel parenkim, yang ditandai dengan peningkatan permeabilitas kayu (7-10 kali), pengurangan kekuatan (keuletan, tekan, lengkung), pelunturan warna (discolorations), pelunakan dari lapisan permukaan, dan penyusutan yang sangat tinggi.
Fungi (Jamur) Ada 2 jenis fungi, yaitu jamur pewarna (stain) dan jamur pembusuk (decay) Jamur pewarna menyebabkan pelunturan warna kayu, biasanya menyerang softwood (pinus, spruce, dll) dan jarang pada hardwood (poplar, beech, oak, ash, spesies kayu tropis), dengan subyek kayu gubal dari pohon tumbang, logs, dan produk kayu. Blue-stain biasa menyerang kayu pinus, menyebabkan warna kayu (yang berasal dari hifa) menjadi abu-abu kebiruan dan kehitaman, berbentuk tidak teratur/ seperti berbentuk baji. Pencegahan blue-stain dilakukan dengan segera memindahkan kayu setelah penebangan dan sesegera mungkin untuk diproses, dikeringkan, atau disemprot/ direndam fungisida.
2
Akibat serangan jamur pewarna termasuk blue-stain : # mengurangi nilai jual kayu yang dipasarkan tanpa dicat seperti flooring & mebel # kayu yang diserang blue-stain tidak cocok untuk penggunaan pembebanan/ tekanan, seperti alat pegangan, alat bantu olahraga atletik, tangga, panggung, dan bagian mesin karena diduga ada pengurangan keuletan hingga 15-30% # permeabilitas berubah, ditunjukkan retensi dan penetrasi yang tidak konsisten # hasil produksi pulp menjadi lebih gelap sehingga proses bleaching lebih mahal # pengecatan dengan pengencer air berpengaruh pada hasil pengecatan Pewarnaan kayu dapat disebabkan pula oleh mold (kapang) Jamur pembusuk merupakan faktor terpenting yang mempengaruhi keawetan kayu, dipengaruhi oleh jenis kayu itu sendiri, kadar air, udara, panas, dan pH. Ketahanan kayu terhadap serangan jamur pembusuk bervariasi tetapi tidak ada yang kebal. Hal ini diakibatkan oleh zat ekstraktif yang berbeda-beda daya racunnya dan adanya pati (starch) pada parenkim. Ada 2 katagori utama pembusuk kayu berdasarkan penampakan busuknya kayu, yaitu brown rot dan white rot. Adapun katagori ketiga dikenal sebagai soft rot. Berikut penjelasan mengenai brown rot, white rot, dan soft rot :
3
Perbedaan
Brown rot
White rot
Soft rot
Penampakan kayu berubah coklat,
nampak berpori atau
kayu menjadi
yang diserang
massanya dapat
seperti spon dengan
lembut, lebih
dengan mudah
kantung-kantung
gelap, dan ketika
rusak atau
berwarna putih
kering lapisan
menjadi debu
permukaannya
hanya dengan
menjadi retak dan
tekanan jari,
gampang rusak.
retakannya bisa
Di bawah
searah atau tegak
permukaan, kayu
lurus serat, mirip
tetap keras dan
seperti arang
sehat
Bagian yang
selulosa dan
selulosa,hemiselulosa, selulosa dan
diserang
hemiselulosa
dan lignin.
hemiselulosa
Kayu yang
pada umumnya
pada umumnya hard
kayu dengan kadar
diserang
soft wood
wood
air sangat tinggi, terendam air (termasuk air laut), atau terkubur pada tanah lembab
Penampakan
tidak ada
terjadi penipisan
adanya lubang-
serangan secara
penipisan dinding
dinding sel secara
lubang poligon
mikroskopis
sel hingga tahap
progresif melalui
atau silinder
serangan akhir
midle lamella pada
dengan titik akhir
tahap awal
pada dinding sel
4
BINATANG PENYEBAB DEGRADASI
Serangga (Insekta) Secara umum serangga menyerang kayu dengan 3 tujuan utama yaitu sebagai tempat tinggal, sumber makanan, dan tempat berkembang biak. Secara umum siklus hidup serangga terdiri atas 4 tahapan, yaitu telur, larva, pupa (nimpa), dan dewasa. Kayu dapat dibebaskan dari serangan serangga perusak dengan sterilisasi pada suhu tinggi (50-600C) atau lebih tinggi, pemberian gas atau cairan beracun, perlakuan pengawetan kayu, upaya perlindungan seperti pengecatan dan pelapisan pernis, dan kontrol biologis. Insekta utama penyerang kayu dan produk kayu ada 3 kelas, yaitu Coleoptera (bersayap tebal), Hymenoptera (bersayap tipis), dan Isoptera (bersayap sama) Berikut diuraikan perbedaan Coleoptera, Hymenoptera, dan Isoptera
5
Perbedaan Coleoptera
Hymenoptera
Isoptera
Arti
bersayap tipis/
bersayap sama
bersayap tebal
bersayap membran Jumlah
4 (2 keras sebagai pelindung & 2
4 (2 panjang & 2 lebih
4 (transparan &
sayap
real fungsional)
pendek)
berukuran sama)
Contoh
- Anobium punctatum De G
- Urocerus (Sirex) gigas L. Rayap kayu
spesies &
Æ kumbang furnitur biasa
Æ tawon kayu
kering
ciri
Æ sasaran softwood & hardwood
Æ sasaran utama softwood
- Kalotermes sp.
khasnya
Æ lubang bundar Ø 1,5 mm
Æ lubang bundar Ø<10mm - Cryptotermes sp.
Æ hidup 2-10 tahun/ lebih
Æ hidup 1-3 tahun
- Neotermes sp.
Æ kumbang “death watch”
- Componotus
Rayap tanah
Æ lebih menyukai hardwood
herculeanus L. &
(subterranean)
Æ lubang bundar Ø 3 mm
C. ligniperda Latr.
- Reticulitermes sp.
Æ hidup 1-4 tahun
Æ”carpenter ant”
- Coptotermes sp.
- Lyctus linearis Goetze
Æ sasaran utama softwood
- Heterotermes sp.
Æ kumbang bubuk
Æ saluran-saluran
Æ lebih menyukai hardwood
longitudinal
- Xestobium rufovillosum De G
yang berpori besar Æ lubang bundar Ø 1,5 mm Æ hidup 1-2 tahun (2-3 bulan di daerah hangat) - Hylotrupes bajulus L. Æ kumbang rumah bertanduk panjang Æ sasaran softwood & hardwood Æ lubang bundar Ø 6-10 mm Æ hidup 10-12 tahun - Bostrychus capucinus L. - Platypus cylindricus Fab.
6
Binatang Laut (Marine Borer) Marine borer utama penyerang kayu yang terendam air laut adalah Molusca dan Arthropoda (Kelas Crustacea) Secara umum marine borer menyerang kayu dengan 3 tujuan utama yaitu sebagai tempat tinggal, sumber makanan, dan tempat berkembang biak, meskipun beberapa makanann utamanya plankton. Serangan terhadap kayu yang terendam di laut dipengaruhi oleh faktor : jenis marine borer, suhu, kadar garam air laut (salinitas), simbiosis dengan jamur, dan jenis kayu (daya racun ekstraktif yang terkandung dalam kayu & kadar silika/ SiO2 pada kayu).
Perbedaan
Molusca
Arthropoda (Kelas Crustacea)
Arti
Hewan lunak
Berkaki 8 (kelas udangudangan)
Contoh spesies
-
Teredo
-
Limnoria
-
Bankia
-
Chelura
-
Martesia
-
Sphaeroma
Spesies penting
Teredo navalis L.,
Limnoria tripunctata Menzies.,
& ciri khasnya
T.pedicellatus Quatr.,
L.carinata Menzies,
T.utriculus Gmel.
L. lignorum Rathke
Æ cacing laut
Æ proteksi serangan dengan
Æ makanan kayu & plankton
merendam kayu pada air tawar
Æ masa hidup 1 tahun
atau mengubur dalam tanah
Æ proteksi serangan dengan
akan mematikan limnoria
semen, plastik, metal, atau
kurang dari 2-3 minggu
merendam kayu pada air tawar selama 2-3 minggu
7
FAKTOR IKLIM
Faktor iklim yang menyebabkan degradasi kayu adalah suhu, RH (kelembaban relatif), hujan, salju, udara, sinar matahari, dan polusi atmosfer (sulfur dioksida, dll) Akibat faktor iklim pengaruh terbesar pada bidang tangensial (dibandingkan radial dan longitudinal), meliputi perubahan dimensi, bentuk, kembang-susut, bengkok, dan retak Sinar matahari (bersama UV, radiasi, dan pengaruh faktor lain seperti suhu & oksigen) akan mengubah warna kayu, mengurangi kekuatan, menyebabkan retak, erosi permukaan, mengurangi tingkat polimerisasi selulosa, dan menyebabkan perubahan kimia kayu (degradasi lignin dari middle lamella)
8
FAKTOR MEKANIS
Kayu akan terdegradasi oleh faktor mekanis apabila digunakan sebagai produk kayu yang menerima beban secara berulang seperti bantalan kereta api, tangga, dan lantai. Ketahanan kayu terhadap degradasi oleh faktor mekanis dipengaruhi oleh jenis kayu (kerapatan, kekerasan , dan sifat mekanis lainnya seperti tekan & tarik). Bidang radial lebih tahan degradasi faktor mekanis dibanding bidang tangensial. Tetapi bidang transversal ternyata paling tahan terhadap degradasi faktor mekanis karena itu diaplikasikan untuk pembuatan lantai kayu (flooring/ parquet) (Zapata, 2003) Telah dilakukan penelitian untuk menilai kerusakan karena faktor mekanis menggunakan Non Destructive Tests (pengujian tanpa perusakan), dengan cara pengamatan visual (observasi), getaran/ vibrasi, ultrasonik, dan emisi akustik. Hasil terbaik dilaporkan oleh Morlier (2000) dengan menggunakan pendekatan emisi akustik.
9
FAKTOR KIMIA Ketahanan kayu terhadap asam lemah lebih tinggi dibandingkan pada baja. Pengaruh bahan kimia terhadap degradasi kayu akan mengurangi kekuatan kayu, tergantung pada jenis kayu, macam dan konsentrasi bahan kimia, waktu, dan suhu. Ada studi yang menyatakan dengan konsentrasi 10% bahan kimia pada suhu 500C sebagian besar kayu akan kehilangan kekuatannya 0,5-0,75 kali kekuatan aslinya. Bahan alkali lebih bersifat merusak kayu, mengurangi keteguhan lentur (MOE), kekuatan bengkok, dan tekan. Secara umum softwood lebih tahan dibandingkan hardwood diduga karena softwood mengandung lebih sedikit hemiselulosa. Bahan penghambat api (fire retardant) akan mengurangi MOR hingga 10% tetapi MOE tidak berpengaruh besar
10
FAKTOR PANAS
Suhu tinggi dapat menyebabkan dekomposisi kimia kayu, yaitu : karbon monoksida, asam formik dan asetat, metana, tar, dll. Ketahanan kayu terhadap degradasi oleh faktor panas dipengaruhi oleh tingginya suhu, lama, cara pemanasan, KA kayu, dll. Degradasi kayu karena faktor panas mengakibatkan kehilangan berat, perbedaan mikroskopis struktur kayu, pelunakan kayu, penyusutan yang meningkat, dan pengurangan kekuatan kayu. Lignin merupakan komponen kimia kayu yang paling tahan degradasi oleh faktor panas dibandingkan hemiselulosa dan komponen kimia kayu lainnya. Kayu dapat didegradasi oleh api. Pada suhu kritis ketahanan kayu terhadap api lebih baik daripada baja.
11
TEKNIK MENDETEKSI DEGRADASI KAYU
Ketahanan kayu terhadap faktor-faktor penyebab degradasi khususnya oleh mahluk biologis perusak kayu disebut keawetan (durability). Dewasa ini telah dicoba salah satu cara mendeteksi salah satu bentuk degradasi (busuk) pada kayu, dapat digunakan akustik-ultrasonik (Tiitta, et.al., 2001) Sementara itu Bodig (2001) berpendapat biodegradasi dapat dihitung dengan metode NDE (Non Destructive Evaluation) yang merupakan salah satu peubah/ variabel dari sebuah fungsi bersama sejumlah besar material dan lingkungan yang dapat dituliskan : V = f (D, B, M, T, G, C, …), dengan : V = output, M = moisture content = kadar air, f = fungsi, T : temperature, D = density = kerapatan, G = geometry = bentuk, B = biodegradasi, C = condition = kondisi
12
DAFTAR PUSTAKA
Bodig, J. 2001. The Process of NDE Research for Wood and Wood Composites. NDT.net Vol. 6 No.03. Maret.
M.E.Tiitta, F.C.Beal, and J.M.Biernacki. 2001. Classification study for using acousticultrasonics to detect internal decay in glulam beams. Dalam Wood Science and Technology Journal Vol.35 No.1-2. Springer-Verlag Heidelberg.
Morlier, P. 2000. The contribution of NDT tools to assessment of mechanical damage in wood. Dalam Proceedings of the 12th International Symposium on Nondestructive Testing of Wood. University of Western Hungary.Sopron. 13-15 September
Tsoumis, G. 1991. Science and Technology of Wood Structure, Properties, Utilization. Van Nostrand Reinhold New York
Zapata, J. 2003. Bolivian woods could find a niche in the German parquet market. Dalam Tropical Forest Update Vol.13 No.4. hal 20-22.
13
