Rice hulls in construction/id

Sekam padi merupakan bahan yang unik di alam. Sekam padi mengandung sekitar 20% silika opal yang dikombinasikan dengan sejumlah besar polimer struktural fenil propanoid yang disebut lignin. Limbah pertanian yang melimpah ini memiliki semua sifat yang dapat diharapkan dari beberapa bahan isolasi terbaik. Pengujian ASTM terkini yang dilakukan oleh Layanan R&D Cookville, Tennessee, mengungkapkan bahwa sekam padi tidak mudah terbakar atau membara, sekam padi sangat tahan terhadap penetrasi kelembapan dan pembusukan jamur, sekam padi tidak menghantarkan panas dengan baik, sekam padi tidak berbau atau mengeluarkan gas, dan sekam padi tidak korosif terhadap aluminium, tembaga, atau baja. Dalam keadaan mentah dan belum diproses, sekam padi merupakan bahan isolasi Kelas A atau Kelas I, dan oleh karena itu, sekam padi dapat digunakan secara sangat ekonomis untuk mengisolasi rongga dinding, lantai, dan atap Rumah Sekam Padi yang sangat terisolasi. Makalah ini juga menjelaskan bagaimana struktur rumah semacam itu dapat dibuat dari berbagai produk kayu rekayasa yang berasal dari kulit tebu.

Kertas

Ketika alam memutuskan bagaimana mengemas sebutir beras, ia membungkus kumpulan kecil nutrisi ini dengan apa yang sering disebut sebagai "opal biogenik." ^[1] Struktur kimia sekam padi, yang mengandung silika amorf yang terikat pada air, sangat mirip dengan opal, dan ini memberikan sekam padi beberapa sifat yang cukup menakjubkan. Tidak ada tempat yang pernah kita temukan sebagai produk sampingan sereal yang begitu rendah protein dan karbohidratnya, namun, pada saat yang sama, begitu tinggi serat kasar, abu kasar, dan silika. ^[2] Dari semua produk sampingan sereal, sekam padi memiliki persentase nutrisi yang dapat dicerna secara total terendah (kurang dari 10%). ^[3]

Sekam padi mengandung sekitar 20% silika opalin yang dikombinasikan dengan sejumlah besar polimer struktural fenil propanoid yang disebut lignin. Persentase silika yang begitu tinggi sangat tidak biasa di alam, ^[4] dan campuran silika dan lignin yang erat ini membuat sekam padi tidak hanya tahan terhadap penetrasi air dan dekomposisi jamur, tetapi juga tahan terhadap upaya terbaik manusia untuk membuangnya. Karena padi ditanam di setiap benua kecuali Antartika, karena padi menempati urutan kedua setelah gandum dalam hal luas dan produksi di seluruh dunia, ^[5] dan karena sekam mewakili rata-rata sekitar 20% dari berat panen padi kasar, ^[6] planet kita berakhir dengan residu bersisik yang melimpah ini.

Lebih dari 100.000.000 metrik ton sekam padi dihasilkan setiap tahun di seluruh dunia. ^[7] Pada tahun 1995, Amerika Serikat memproduksi sekitar 1.260.000 metrik ton sekam padi ^[8] di sekitar 50 pabrik ^[9] yang berlokasi di Louisiana, Texas, Arkansas, Missouri, Mississippi, Florida, dan California. Karena sebagian besar pabrik menyimpan beras kasar dan memprosesnya setiap hari, sekam padi kering segar tersedia sepanjang tahun. Karena sekam padi tidak terurai secara biologis atau terbakar dengan mudah, sekam padi terkadang tersedia secara gratis.

Sekam padi biasanya dijual dengan harga sekitar $6/ton, meskipun satu pabrik menyatakan bahwa mereka telah menjual sekam padi dengan harga berkisar $2 hingga $20 per ton. ^[10]

Sekam padi merupakan bahan pengemas yang sangat kuat dan abrasif, terdiri dari dua bagian yang saling terkait. Sekam padi membungkus ruang kecil yang dikosongkan oleh biji-bijian yang digiling, dan di dekat sekam padi lainnya, sekam padi membentuk penghalang termal yang sebanding dengan bahan isolasi yang sangat baik. ^[11] Uji ketahanan termal pada sekam padi utuh menunjukkan nilai-R lebih besar dari 3,0 per inci. ^[12] Jika nilai-R sekam padi sangat baik, mengapa sekam padi tidak digunakan secara luas untuk mengisolasi bangunan perumahan dan komersial? ^[13]

Mungkin para ilmuwan dan insinyur kita hanya berfokus pada pembuatan bahan dan produk yang dapat diberi label dan dipasarkan sebagai hak milik. Mungkin penggunaan sekam padi sebagai bahan isolasi tidak cukup menginspirasi imajinasi ilmiah atau komersial. Namun, mengapa berfokus pada produk buatan manusia ketika bahan alami berlimpah? Pasti ada alasan yang mendalam dan jelas yang membuat sekam padi mentah tidak cocok untuk dijadikan bahan isolasi.

Apakah sekam padi terbakar? Ya, memang, tetapi sulit, seperti yang pernah dijelaskan Eldon Beagle dengan sangat elegan:

"Susunan struktur 'bundel sedotan minum' silika-selulosa yang unik pada sekam menghasilkan objek yang tidak terbakar atau bahkan melepaskan panas dengan cara yang menyerupai zat organik apa pun. Struktur tubular berpuncak silika yang kecil ini menawarkan ketahanan bawaan terhadap pembakaran. Seringkali mereka menutup dan mencegah pembakaran menyeluruh dan seragam yang penting untuk mendapatkan produk akhir yang diinginkan." ^[14]

Siapa pun yang pernah mencoba menyalakan korek api pada sekam padi lepas pasti paham betapa sulitnya membakar sekam padi. ​​Karena udara tidak dapat mengalir bebas melalui tumpukan sekam padi untuk menyediakan oksigen yang dibutuhkan guna mempertahankan pembakaran yang cepat, sekam padi tidak dapat terbakar dengan mudah dan bersih. Massa jenis sekam padi lepas mirip dengan massa jenis jerami yang dibalut, dan siapa pun yang pernah mencoba membakar seikat jerami pasti paham masalah yang terkait dengan ketersediaan oksigen. Namun, ketersediaan oksigen saja tidak menjelaskan semuanya.

Seperti yang telah kami catat di atas, persentase tinggi silika opalin dalam sekam padi sangat tidak biasa dibandingkan dengan bahan tanaman lainnya, dan beberapa ilmuwan mengatakan bahwa selama pembakaran sekam padi, abu silika dapat membentuk "kepompong" yang mencegah oksigen mencapai karbon di dalamnya. Ilmuwan lain berspekulasi bahwa, karena silika dan karbon dapat terikat sebagian pada tingkat molekuler, silikon karbida terbentuk selama pembakaran suhu tinggi, dan bahwa keberadaan keramik tahan panas ini menghambat pembakaran sekam padi dengan mudah. ^​​[15] Ilmuwan lain mengatakan bahwa pada suhu tertentu, ikatan molekuler antara silika dan karbon dalam sekam sebenarnya diperkuat, sehingga mencegah pembakaran sekam secara menyeluruh dan seragam. ^[16] Bagaimanapun, bahkan jika kita berhasil membakar tumpukan sekam padi, kita menemukan bahwa sekam padi cenderung membara daripada menyala.

Sekam padi bersifat tahan api dan, pada suhu normal, dapat padam dengan sendirinya. Korek api yang dinyalakan dan dilemparkan ke tumpukan sekam padi pada umumnya akan padam tanpa menghasilkan api yang dapat terus menyala di dalam sekam padi. ^​​[17]

Isolasi selulosa konvensional memerlukan penambahan sejumlah besar bahan penghambat api dan bara. Konsentrasi bahan kimia penghambat api dan bara (seperti asam borat, natrium borat, amonium sulfat, aluminium sulfat, aluminium trihidrat, mono- atau di-amonium fosfat) dalam isolasi selulosa konvensional dapat mencapai 40% berat. ^[18] Bahan kimia ini mahal untuk dibeli dan disiapkan, dan serat selulosa harus menjalani persiapan yang ekstensif untuk menerimanya.

Anehnya, sekam padi tidak memerlukan bahan penghambat api atau penghambat bara. Alam telah dengan cuma-cuma memberikan kepada produk limbah pertanian ini semua sifat pembakaran yang dibutuhkan untuk lulus Uji Fluks Radiasi Kritis (ASTM C739/E970-89), Uji Pembakaran Membara (ASTM C739, Bagian 14), dan Uji Karakteristik Pembakaran Permukaan (ASTM E84). Pengujian terkini yang dilakukan oleh R&D Services menunjukkan Fluks Radiasi Kritis (CRF) rata-rata sebesar 0,29 W/cm2, kehilangan berat pembakaran membara antara 0,03% dan 0,07%, Indeks Penyebaran Api (FSI) sebesar 10 dan Indeks Perkembangan Asap (SDI) sebesar 50. Karena kode bangunan AS mengharuskan FSI sebesar 25 atau kurang, dan SDI sebesar 450 atau kurang, kita melihat bahwa sekam padi dengan mudah lulus uji ini. Dalam keadaan mentah dan belum diproses, sekam padi merupakan bahan insulasi Kelas A atau Kelas I.

Semua bahan organik akan menyerap atau melepaskan air hingga mencapai keseimbangan dengan kelembaban relatif udara di sekitarnya. Konsentrasi tinggi silika opal pada permukaan luar sekam padi menghambat perpindahan air dari atmosfer ke dalam sekam. Selain itu, 2,1% hingga 6,0% sekam padi terdiri dari biopoliester yang disebut kutin, ^[19] yang, jika dikombinasikan dengan lilin yang dihasilkan oleh tanaman padi, membentuk penghalang yang sangat kedap air. Alam menggunakan beberapa strategi yang sangat efektif untuk melindungi biji padi dari air dan kelembaban tinggi yang umumnya terkait dengan budidaya dan pertumbuhan tanaman ini.

Oleh karena itu, penelitian yang dilakukan pada sekam padi pada suhu 25°C menunjukkan bahwa kadar air kesetimbangan sekam padi pada kelembaban relatif 50% berada pada atau di bawah 10%, sedangkan pada kelembaban relatif 90%, kadar air kesetimbangan sekam padi tetap pada atau di bawah 15%. ^[20] Uji Penyerapan Uap Air (ASTM C739, Bagian 12) yang dilakukan oleh R&D Services menunjukkan kenaikan berat hanya 3,23%. Ini jauh di bawah kadar air yang dibutuhkan untuk mempertahankan pertumbuhan jamur dan kapang.

Spesifikasi Standar ASTM untuk insulasi selulosa mengharuskan pengujian ketahanan terhadap pertumbuhan jamur selama 28 hari (lihat bagian 10 dari ASTM C1497, ASTM C1338, Bagian 6.6 dari ASTM C1149 atau Bagian 11 dari ASTM C739). Mengikuti standar ini, Layanan R&D menginokulasi sekam padi dengan lima spesies jamur yang berbeda, dan sekam padi lulus pengujian ini tanpa penambahan fungisida atau bahan kimia lainnya.

Konsentrasi tinggi silika opal pada permukaan luar sekam padi juga menghasilkan kekerasan efektif sekam padi pada nilai yang hampir sama seperti yang dilaporkan untuk opal (6 pada skala Mohs). ^[21] Namun, karena adanya lignin di dalam sekam padi, kekerasan ini diimbangi dengan fleksibilitas dan elastisitas. Karena sekam padi keras namun elastis, ia menahan pengendapan dan kompresi jauh lebih baik daripada koran yang dirobek. Pengendapan isolasi selulosa di rongga dinding dapat mengurangi tinggi pemasangannya sebanyak 25%. Karena alasan ini, sering kali perlu menstabilkan isolasi selulosa dengan menggunakan polivinil asetat atau perekat akrilik. Tak satu pun dari senyawa penstabil ini diperlukan dengan sekam padi, jika digetarkan dengan kuat atau dikemas ke dalam rongga dinding.

Sekam padi yang biasanya lepas memiliki sudut diam sekitar 35 derajat. ^[22] Namun, setelah dikemas dengan kuat ke dalam rongga dinding, ujung, tepi, dan bulu-bulunya yang kecil saling bertautan untuk mencapai sudut diam negatif. Karena ikatan sekam padi yang aneh ini di bawah tekanan ringan, mereka menjadi stabil dengan cara yang sangat seragam, dan tidak ada pengendapan lebih lanjut yang mungkin terjadi. Selain itu, karena tidak perlu menambahkan penghambat api, fungisida, atau bahan kimia lainnya ke sekam padi, Layanan R&D telah menetapkan bahwa biomassa yang jinak dan stabil ini tidak mengeluarkan bau yang tidak sedap (ASTM C739). Demikian pula, Layanan R&D menetapkan bahwa sekam padi tidak menimbulkan korosi pada aluminium, tembaga, atau baja (ASTM C739, Bagian 9).

Dengan sekam padi, kita tidak perlu terlibat dalam proses penambangan atau manufaktur yang menghasilkan polusi udara, polusi air atau erosi. ^[23] Dengan sekam padi, kita tidak perlu terlibat dalam proses manufaktur yang menghabiskan cadangan bahan bakar fosil kita (seperti dengan polistirena, ^[24] poliisosianurat dan isolasi poliuretana). Dengan sekam padi, kita tidak menggunakan bahan kimia berbasis klorin seperti fosgen, propilen klorohidrin ^[25] atau klorofluorokarbon perusak ozon. ^[26] Dengan sekam padi, kita tidak menggunakan urea formaldehida, dan tentunya tidak ada fenol formaldehida yang digunakan dalam sebagian besar isolasi fiberglass. ^[27] Dengan sekam padi, kita tidak perlu khawatir tentang sifat mudah tersinggung atau karsinogenisitas debu dan serat. ^[28] Selain itu, mereka yang memiliki kepekaan kimia akut tidak perlu khawatir tentang pelepasan gas yang terkait dengan pengikat dalam isolasi batt, dengan tinta di koran daur ulang atau dengan VOC yang dilepaskan dari isolasi busa. ^[29] Karena sekam padi tidak memerlukan proses pencacahan, penggilingan dengan palu, penghalusan, pembuatan serat, pengikatan atau penstabilan, maka sekam padi memiliki, tentunya dalam kondisi sekam padi tersedia, energi terkandung jauh lebih sedikit dibandingkan dengan isolasi selulosa. ^[30] Karena sekam padi tidak mudah terbakar, maka sekam padi tidak memerlukan bahan penghambat api atau bahan penghambat bara, dan karena sekam padi sangat kuat dan tahan lama, maka tidak ada yang menghalangi sekam padi untuk digunakan dan didaur ulang berulang kali.

Mungkin biaya paling signifikan yang terkait dengan pemanfaatan sekam padi adalah pengangkutannya. Pada kepadatan massal sekitar 9 lbs. per ft ³ , ^[31] sekam lepas dapat diangkut dengan biaya yang hampir sama dengan jerami yang dibalut. Namun, untuk mengurangi biaya pengangkutan, sekam padi dapat dipadatkan hingga 25 lbs. per ft ³ tanpa merusak elastisitasnya. ^[32] Mereka mudah bangkit kembali ke kepadatan aslinya setelah gaya kompresi dihilangkan. Tetapi untuk mengangkut sekam padi secara ekonomis, tidak perlu memampatkan sekam padi hingga kepadatan 25 lbs/ft ³ . Pada kepadatan hanya 14,50 lbs/ft ³ , trailer standar 53 kaki mencapai efisiensi pengangkutan optimal pada berat legal maksimumnya sebesar 24 ton. Jika, pada kepadatan angkutan ini, kita membayar biaya angkutan truk rata-rata $1,45 per mil, maka akan dibutuhkan biaya sekitar $15, $30, $45, $60, $75 dan $90 untuk mengangkut satu ton sekam padi sejauh 250, 500, 750, 1000, 1250 dan 1500 mil secara berurutan (lihat grafik di bawah).

Pada kepadatan terpasang 9 lbs/ft ³ , satu ton sekam padi akan mengisolasi 222 ft ² dari rongga dinding berukuran 12 inci. Oleh karena itu, biaya per ft ² yang dikeluarkan untuk transportasi pada jarak yang sama adalah $0,07, $0,14, $0,20, $0,27, $0,34 dan $0,41 masing-masing (lihat grafik berikutnya).

Mereka yang tinggal kurang dari 200 mil dari penggilingan padi akan kesulitan membenarkan penggunaan jenis bahan isolasi lainnya. Ketika banyak penggilingan padi dengan enggan menjual sekam padi dengan harga kurang dari $5,00 dolar per ton, argumen yang mendukung sekam padi menjadi lebih meyakinkan. Dengan harga $5,00 per ton, biaya sekam padi per kaki ^persegi dinding sedalam 12 inci hanya $0,02.

Andaikan kita membayar bukan $5,00 tetapi $25 per ton (jauh di atas nilai pasar saat ini), kita menemukan bahwa harga pembelian sekam padi per ft ² yang diisolasi di dinding hanya $0,11. Dengan menambahkan $0,11 ini kembali ke biaya transportasi untuk jarak yang sama, kita memperoleh total biaya per ft ² sekam padi yang dikirim ke lokasi pekerjaan masing-masing sebesar $0,18, $0,25, $0,32, $0,38, $0,45 dan $0,52 (lihat grafik di bawah).

Dengan perhitungan sederhana ini, kita melihat bahwa pengangkutan sekam padi tidak boleh membatasi atau membatasi penggunaannya secara luas sebagai insulasi. Perhitungan ini memungkinkan kita untuk membuat dua perbandingan, satu berkenaan dengan jerami yang dibal dan yang lainnya berkenaan dengan insulasi selulosa yang dikemas rapat. Dibandingkan dengan semua jenis insulasi lain yang ada di pasaran saat ini, kedua jenis insulasi ini memiliki kandungan daur ulang tertinggi dan kandungan energi yang terkandung terendah.

Rata-rata, satu bal jerami dua tali (14x18x36 inci) beratnya 45 pon, dijual seharga $2,50, dan diangkut ke lokasi kerja dengan biaya tambahan $1,00. ^[33] Bila diletakkan datar di dalam dinding, bal jerami dua tali mewakili 3,5 ft ² permukaan dinding. Ini memberikan harga pembelian $0,71 per ft ² dinding, yang harus kita tambahkan $0,29 lagi untuk transportasi. Dengan demikian, total biaya bal jerami per ft ² dinding bal adalah sekitar $1,00. Ini mewakili lebih dari lima kali harga sekam padi yang diangkut sejauh 250 mil dan hampir dua kali lipat harga sekam padi yang diangkut sejauh 1.500 mil. Terlebih lagi, 12 inci sekam padi dengan harga R-3,0 per inci menghasilkan isolasi 37% lebih banyak dibandingkan 18 inci jerami yang dibungkus dengan bal dengan harga R-1,45 per inci, ^[34] dan dengan biaya seperlima hingga setengahnya, maka ruang dinding yang digunakan adalah 33% lebih sedikit.

Isolasi selulosa dalam aplikasi kemasan padat dimasukkan ke dalam dinding dengan kepadatan sekitar 3,5 lbs/ft ³ . Dengan demikian, satu ton isolasi selulosa akan mengisolasi 571 ft ² dari dinding sedalam 12 inci yang kami usulkan. Dengan harga pengiriman rata-rata $540 per ton, isolasi selulosa berharga sekitar $0,95 per ft ² dinding yang diisolasi. Ini sedikit lebih murah daripada jerami yang dibungkus, tetapi masih sekitar lima kali lipat harga sekam padi yang diangkut sejauh 250 mil dan dua kali lipat harga sekam padi yang diangkut sejauh 1.500 mil.

Jika insulasi sekam padi sebanding dengan bal jerami dan insulasi selulosa, maka seberapa lebih diinginkan insulasi tersebut dibandingkan bentuk insulasi dengan kandungan daur ulang rendah dan kandungan energi terwujud tinggi? Industri bangunan di Amerika Serikat membutuhkan beberapa juta ton insulasi setiap tahunnya. Tidakkah pabrik penggilingan padi seharusnya membentuk aliansi dengan arsitek dan pembangun untuk menggantikan semua bentuk insulasi yang tidak diproduksi dengan cara yang ramah lingkungan dan bermanfaat?

Sebagai sanggahan, seseorang mungkin berpendapat dengan tepat bahwa dinding bal jerami yang menahan beban memberikan lebih dari sekadar isolasi. Seseorang mungkin juga berpendapat bahwa kami telah membandingkan nilai isolasi teoritis sekam padi dengan nilai isolasi bal jerami yang terpasang – kasus klasik yang membandingkan apel dan jeruk. Namun, sejauh sistem dinding dirancang dengan benar (tidak ada konduktivitas termal melalui anggota struktural), dan sejauh sekam padi didistribusikan dan dikemas secara merata di dalam dinding (tidak ada ruang yang tidak ditempati sekam), nilai teoritis dan terpasang harus sama.

Pada tahun 1994, industri insulasi selulosa mengonsumsi 420.000 ton kertas koran daur ulang. ^[35] Ini adalah kegiatan yang harus dipromosikan dan ditingkatkan dengan segala cara yang memungkinkan. Jika penggilingan padi memberikan kontribusi yang sama terhadap industri insulasi, ini hanya akan merupakan sepertiga dari produksi sekam padi tahunan di Amerika Serikat.

Dengan harga jual rata-rata $25 per ton dan jarak pengangkutan rata-rata 600 mil, ini akan menghasilkan pendapatan sekitar $10,5 juta dolar setiap tahun untuk penggilingan padi dan lebih dari $15 juta dolar untuk perusahaan pengangkutan. Karena Amerika Serikat menghasilkan kurang dari 1,3% dari produksi sekam padi global, seluruh dunia memiliki lebih banyak keuntungan dari penggunaan produk sampingan pertanian yang melimpah ini secara sederhana dan tidak canggih. Andaikan kita yakin bahwa sekam padi menawarkan banyak keuntungan dibandingkan bahan isolasi konvensional, bagaimana kita membangun rumah super-terisolasi dengan menggunakan sekam padi? Andaikan lebih lanjut bahwa kita ingin membangun struktur rumah ini hampir seluruhnya dari bahan limbah pertanian, bagaimana kita harus melanjutkan? Karena sekam padi lepas, tidak seperti bal jerami, tidak memiliki nilai struktural, bagaimana kita membangun rongga lantai, dinding, dan atap rumah sekam padi? Teknologi yang memungkinkan kita membuat sistem lantai, dinding, dan atap dari bahan selulosa bermutu rendah sudah ada. Perusahaan seperti Georgia-Pacific, Louisiana Pacific, Weyerhaeuser, dan Boise mengkhususkan diri dalam berbagai produk kayu rekayasa seperti I-joist, kayu laminasi veneer (LVL), kayu untai sejajar (PSL), kayu untai laminasi (LSL), kayu untai berorientasi (OSL), kayu laminasi yang direkatkan (GLULAM), dll. Produk kayu rekayasa ini menawarkan berbagai keunggulan dibandingkan kayu gergajian padat tradisional.

Kayu ini bebas dari simpul dan ketidaksempurnaan lainnya. Kayu ini tidak menyusut, melengkung, terpuntir, melengkung, terbelah, terlipat, atau melengkung. Kayu ini lebih kuat, lebih kaku, lebih ringan, lebih lurus, dan jauh lebih presisi daripada kayu gergajian padat. Kayu ini dapat direkayasa untuk menjangkau jarak yang relatif jauh, dengan kapasitas menahan beban yang jauh lebih besar per satuan berat. Arsitek dapat merancang bangunan dengan ruang yang jauh lebih layak huni dan bermanfaat, pembangun tidak dihadapkan dengan sampah dan limbah, dan tukang kayu merasa kayu ini mudah dipotong dan dipasang.

Saat ini, aspen merupakan bahan baku utama yang digunakan untuk memproduksi banyak produk kayu rekayasa ini. Aspen tumbuh di hutan, dan hingga saat ini, kerusakan hutan ini merupakan konsekuensi yang tak terelakkan dari pembuatan kayu rekayasa. Konstruksi bal jerami menarik perhatian kita dengan cara yang sangat kuat karena alasan sederhana bahwa konstruksi ini memanfaatkan bahan limbah pertanian yang melimpah. Dalam membangun dinding bal jerami yang menahan beban, kita tidak perlu menebang satu pohon pun atau memengaruhi kehidupan yang berlimpah dan beragam yang bergantung pada pohon dengan cara apa pun. Selain itu, kita tidak perlu mengikat satu hektar lahan pertanian tambahan dalam memproduksi bal jerami yang dibutuhkan untuk konstruksinya. Bal jerami merupakan produk sekunder atau produk sampingan dari menanam gandum dan membuat tepung.

Sama seperti pertanian yang menghasilkan sekam padi sebagai produk sampingan dari beras, tidak bisakah pertanian juga menghasilkan serat kayu yang kuat sebagai produk sampingan dari sesuatu yang lain? Kita mencari produk sampingan pertanian yang, seolah-olah berdasarkan logika alam internal, harus menyerupai bambu dalam banyak hal. Tidak hanya harus tumbuh cepat dan kuat, tetapi kita bahkan mungkin berharap menemukan kemiripan yang luar biasa dengan bambu dalam hal struktur tanaman itu sendiri, lebih khusus lagi, rangkaian buku dan ruas yang menjadi ciri batang atau culm. Seperti bambu, itu harus berupa rumput abadi yang tinggi yang memiliki kulit luar atau korteks berdinding tebal, tetapi tidak seperti bambu, kita mungkin berharap bahwa itu dapat dipanen dan digunakan hanya sebagai produk sampingan dari sesuatu yang lain. Tidak ada lahan yang harus disisihkan secara khusus untuk penanamannya, dan semua peralatan yang dibutuhkan untuk pemanenan, pengangkutan, dan pra-pemrosesan harus sudah tersedia. Di mana kita harus pergi untuk menemukan tanaman yang luar biasa seperti itu?

Itu sudah ada. Diperkenalkan oleh Christopher Columbus ke Dunia Baru sejak tahun 1493, tebu bukanlah sesuatu yang baru bagi pertanian di Amerika Serikat. ^[36] Namun sejak diperkenalkan ke Amerika, tebu dibudidayakan terutama untuk mendapatkan sukrosa dalam jumlah besar yang mengisi inti dalamnya. Meskipun semua sukrosa bernilai tinggi terletak terutama di bagian dalamnya, seluruh batang tebu dihancurkan, ditekan, dan diproses, dan dengan demikian, integritas, kekuatan, dan nilai kulit luar yang berkayu hancur total. Dalam keadaan terbaik, tebu berfungsi sebagai bahan bakar bermutu rendah, dan dalam keadaan terburuk, tebu dibuang di luar ruangan dalam tumpukan besar yang pada akhirnya dapat terbakar sendiri melalui aksi bakteri termofilik. Sulit untuk memahami apa yang kita buang ketika kita membakar kulit luar tanaman tebu. Jika kita membandingkan tingkat pertumbuhan dan kualitas serat hutan biasa di Pacific Northwest dengan perkebunan tebu biasa di Louisiana, kita akan menemukan dengan sangat takjub bahwa ladang tebu jelas mengungguli hutan dengan selisih yang besar. Dalam kurun waktu yang sama, satu hektar tebu dapat menghasilkan hampir dua kali lipat papan kaki dibanding satu hektar hutan.

Setelah seluruh batang atau billet melewati mesin press konvensional, bukan hanya integritas struktural kulitnya yang hancur, tetapi empulur dan kulitnya juga tercampur dengan erat, dan kemungkinan untuk memisahkannya secara ekonomis pun hancur. Inti atau empulur bagian dalam tanaman tebu merupakan serat hemiselulosa yang dapat terurai secara hayati yang memiliki nilai struktural yang sangat kecil, dan jika kita mencari alternatif untuk produk hutan konvensional, bahkan sejumlah kecil empulur dalam produk kayu olahan akan sangat tidak diinginkan. Oleh karena itu, semua perhatian beralih untuk menemukan cara memisahkan kulit dari empulur sebelum pemotongan dan penggilingan tebu di pabrik.

Saat ini sebagian besar tebu di negara-negara maju dipanen dengan menggunakan pemanen billet. Pemanen billet merobohkan batang dan menggigit permukaan barisan, membawa serta banyak sampah seperti besi tuang, pasir, tanah liat, bola tanah liat, batu, bata, daun, dan pucuk. Pemanen kemudian memotong batang menjadi billet sepanjang sekitar 8 inci. Dalam kasus terbaik, dalam kondisi kering, satu ton tebu mengandung 8% sampah anorganik menurut beratnya, dan dalam kondisi basah, satu ton tebu mengandung hingga 30% sampah anorganik menurut beratnya. Serat selulosa tebu yang keras tidak hanya hancur total dalam proses penggilingan di pabrik, tetapi serat ini terkadang tercampur secara mendalam dengan jumlah puing anorganik yang sama.

Sampah yang masuk ke pabrik tidak mengandung gula, dan saat meninggalkan pabrik dalam bentuk ampas saring atau bagasse, ia membawa pergi gula. Setiap satu persen sampah di billet mewakili kerugian produksi tiga pon gula per ton tebu. Lebih banyak sampah berarti lebih banyak pemeliharaan, lebih banyak flokulan, lebih banyak kapur, lebih banyak gas alam, lebih banyak bagasse yang tidak terbakar, lebih banyak ampas saring, lebih banyak front-end loader, lebih banyak pengolahan air, lebih banyak bak pengendapan, lebih banyak dragline untuk membersihkan bak pengendapan, lebih banyak pengangkutan, lebih banyak inversi, lebih banyak molase, lebih sedikit gula dan lebih banyak biaya. Pasti ada cara untuk memaksimalkan pemulihan gula dan meminimalkan biaya produksinya, sementara, pada saat yang sama, sepenuhnya menjaga integritas kulit.

Untuk mengatasi masalah ini, diperlukan dua jenis pemisahan. Pemisah pertama, pemisah medium padat, membuang semua kotoran anorganik dari tebu yang telah diolah, dan pemisah kedua, pemisah mekanis, memisahkan empulur dari kulit.

Engineering, Separation and Recycling LLC dari Washington, Louisiana, telah merancang lebih dari 20 pemisah medium padat yang digunakan secara luas dalam pra-pemrosesan berbagai macam sayuran akar, seperti kentang, wortel, salsify, dan bit. Pemisah sayuran yang sama ini dapat digunakan dengan sangat efektif untuk memisahkan billet dari puing-puing anorganik (lihat gambar di bawah). Karena billet tebu memiliki kepadatan sekitar 1,09 RD (cukup mirip dengan kentang), dan karena bola tanah liat, batu, dan bata memiliki kepadatan jauh di atas 2,00 RD, pemisahan ini mudah dan langsung.

Setelah semua bahan anorganik dikeluarkan dari billet, bahan-bahan tersebut kemudian disalurkan ke pemisah mekanis yang sangat modern dan canggih yang disebut "Pemisah Tilby." Pemisah Tilby terdiri dari satu set rol awal (stasiun pemisah) tempat billet dipotong menjadi dua bagian memanjang. Setelah itu, proses terbagi menjadi satu set rol kanan dan satu set rol kiri (stasiun pengupasan), yang masing-masing mengeruk dan memisahkan empulur dari kulit. Billet melewati stasiun pemisah dan pengupasan dengan kecepatan luar biasa yaitu 20 kaki per detik. Hanya empulur yang disalurkan ke ekstraktor sari, sedangkan kulit dikirim ke pengering. Setelah dikeringkan hingga kadar air kurang dari 2%, kulit dapat dibuat menjadi hampir semua jenis kayu rekayasa yang dapat dibayangkan.

Karena struktur serat dan panjang billet asli diawetkan sepenuhnya dalam proses Tilby, lem yang dibutuhkan dalam pembuatan kayu rekayasa jauh lebih sedikit daripada yang biasanya diperlukan. Jika dibentuk menjadi tiang kayu rekayasa, kita memiliki semua yang dibutuhkan untuk membuat rongga dinding rumah sekam padi yang kita usulkan. Jika dibentuk menjadi balok-I produk kayu rekayasa, kita memiliki semua yang kita butuhkan untuk membuat rongga lantai dan atap. Kusen, ubin lantai, sirap atap, bahkan serat yang dibutuhkan dalam pembuatan pelapis semen serat, semuanya dapat dibuat dari serat kulit tebu yang sangat kuat. ^{[37] [38]}

Melalui penggunaan kayu rekayasa, pilihan untuk menaikkan seluruh struktur dari tanah (pier-and-beam) hadir dengan biaya yang wajar dan memungkinkan penempatan di daerah dataran rendah atau di medan yang tidak rata. Demikian pula, loteng dengan mudah diubah menjadi ruang hidup yang terbuka, tidak terhalang dan berguna, sangat mengurangi biaya rata-rata per kaki persegi struktur. ^[39] Karena produksi tebu mentah tahunan di seluruh dunia berada pada sekitar satu miliar ton, sekitar 75 juta ton kulit kering berpotensi tersedia untuk industri kayu rekayasa. Ini hampir sama dengan 100 juta ton sekam padi yang tersedia setiap tahun di seluruh dunia. Dengan dua produk sampingan gula dan beras ini, kita dapat membangun dan mengisolasi jutaan rumah setiap tahun.

Sebagai warga negara dalam masyarakat industri yang besar, kita merasa sulit untuk melakukan hal-hal yang benar-benar membuat perbedaan. Dalam memilih untuk membangun struktur yang sebagian besar berasal dari bahan limbah pertanian, kita tidak hanya melakukan hal yang benar dalam hal lingkungan, tetapi kita juga menciptakan sendiri struktur yang jauh lebih unggul daripada apa pun yang tersedia secara konvensional. Rumah sekam padi/tebu yang sangat terisolasi ini, jika dirancang dengan benar, ^[40] seharusnya jauh lebih murah untuk dibangun daripada struktur konvensional, sementara terus menguntungkan pemiliknya dengan tagihan listrik yang rata-rata tidak pernah melebihi lebih dari satu dolar AS per hari.

Oleh karena itu, mengapa membangun secara konvensional jika jauh lebih murah dan jauh lebih masuk akal dalam segala hal untuk melakukan sebaliknya? Hingga saat ini, kita selalu dapat berlindung pada kenyataan bahwa selama kita tidak menyadari kemungkinan, kita tidak dapat mewujudkannya. Namun ini bukan tentang tugas dan kewajiban, melainkan tentang menemukan cara-cara baru dan menarik untuk menanggapi secara kreatif keindahan yang luar biasa dan mengagumkan di dalam Alam Semesta kita.

Lampiran

Rumah sekam padi pertama, yang selesai dibangun pada bulan Februari 2004, adalah rumah Paul dan Ly Olivier. Terletak di kota kapal uap bersejarah Washington, Louisiana, tepat di seberang Magnolia Ridge Plantation yang megah, ^[41] rumah ini tidak dapat dibedakan dari rumah-rumah yang dibangun di daerah tersebut lebih dari 150 tahun yang lalu. Banyak teknik bangunan yang dijelaskan dalam makalah ini telah diterapkan dalam pembangunan rumah ini.

Paul Olivier

Teknik, Pemisahan & Daur Ulang LLC

Kotak Pos 250

Washington, Louisiana 70589

Telepon: 1-337-826-5540

Surel: xpolivier@hotmail.com

Catatan

Data halaman

Kata Kunci	teknologi , konstruksi , isolasi termal , efisiensi energi
Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs)	SDG07 Energi terjangkau dan bersih , SDG11 Kota dan komunitas berkelanjutan
Lisensi	CC BY SA 3.0
Bahasa	Bahasa Inggris (en)
Terjemahan	Jepang , Prancis , Mandarin , Spanyol , Slowakia , Vietnam
Terkait	6 subhalaman , 10 halaman tautan di sini
Alias	Sekam Padi dalam Konstruksi
Dampak	8.134 tampilan halaman ( lebih banyak )
Dibuat	20 April 2006 oleh Anonymous1
Terakhir diubah	23 Oktober 2023 oleh Skrip pemeliharaan
Kutip sebagai	"Sekam padi dalam konstruksi" . Appropedia. 2006–2023 . Diakses tanggal 25 Oktober 2024 .
Kueri API	dasar , semantik , html , file , lebih banyak lagi