Serat Kelapa: Serat Alami, Manfaat, dan Produksi Berkelanjutan

Latar Belakang

Komoditas yang biasanya dijual sebagai kelapa di toko bahan makanan sebenarnya adalah benar tunggal dari pohon kelapa, Cocos nucifera. Sebelum mencapai pasar, benar dikupas dari kulit kulit luarnya dan lapisan pulpa serat tebal 2–3 inci (5–8 cm). Serat yang diekstrak dari pulpa tersebut dikenal sebagai coir. Mereka bervariasi dari serat kuat yang cocok untuk ujung sikat hingga filamen halus yang dapat diubah menjadi benang kasar dan tahan lama. Di Amerika Serikat, aplikasi paling populer coir adalah sapu pintu berbulu, tali pertanian, dan geotekstil—bahan yang diletakkan di atas tanah terbuka untuk mengurangi erosi dan mendorong pertumbuhan penutup tanah pelindung.

Sementara pohon kelapa tumbuh di daerah tropis di seluruh dunia, hampir semua coir yang diproduksi komersial berasal dari India dan Sri Lanka. Kelapa terutama adalah tanaman pangan; India sendiri memanen sekitar satu-kuartal dari 55 miliar kelapa dunia setiap tahun. Dari bahan kulit, hanya sekitar 15% yang dipulihkan sebagai serat coir, menghasilkan sekitar 309.000 short ton (280.000 ton metrik) setiap tahun.

Serat coir diklasifikasikan dua cara. Pertama, berdasarkan kematangan kulit: kelapa yang matang sepenuhnya menghasilkan coir cokelat, yang kuat, tahan gosok, dan terlindungi UV; ia cokelat gelap dan terutama digunakan dalam sikat, sapu pintu, dan bantal penutup. Coir putih berasal dari kelapa yang dipanen segera sebelum matang; ia lebih ringan warna, lebih lembut, dan kurang kuat, biasanya diubah menjadi benang untuk sapu pintu, tali, atau tali tali.

Kedua, berdasarkan panjang serat: serat coir cokelat dan putih bervariasi dari 4–12 inci (10–30 cm). Serat yang setidaknya 8 inci (20 cm) panjang disebut bristle fiber; serat yang lebih pendek dan halus disebut mattress fiber. Kulit kelapa 10 oz (300 g) menghasilkan sekitar 3 oz (80 g) serat, satu dari tiga di antaranya adalah bristle fiber.

Coir adalah satu-satunya serat alami yang tahan air asin, menjadikannya ideal untuk jaring yang digunakan dalam panen kerang dan tali untuk aplikasi laut. Ketahanan gosok yang tinggi dan daya tahan cuaca juga menjadikannya populer untuk sapu pintu, sikat, dan tali yang disukai oleh petani humen AS untuk mendukung pepat. Biodegradasi, kapasitas penahan air, dan tekstur berbulu coir lebih meningkatkan kesesuaiannya untuk geotekstil.

Sejarah

Pohon kelapa termasuk salah satu famili tanaman tertua, dibudidayakan selama setidaknya 4.000 tahun. Dalam bahasa Sanskrit, bahasa yang berkembang menjadi Hindi dan Urdu, pohon ini disebut “pohon yang menyediakan semua kebutuhan hidup.” Dayatahan buahnya—mengapung di seluruh samudera sambil tetap viable—memfasilitasi penyebarannya dari Asia Tenggara ke seluruh tropis, baik secara alami maupun melalui perdagangan manusia.

Sekitar 60 M, seorang pelaut Yunani menggambarkan desa di Afrika Timur (kemungkinan Tanzania saat ini) yang menggunakan serat kelapa untuk menjahit papan bersama untuk perahu. Pada abad ke-11, pedagang Arab, yang rute mereka membentang dari Cina ke Madagaskar, mengajarkan penduduk Sri Lanka dan India cara mengekstrak dan memproses serat kelapa. Pada abad ke-13, Marco Polo mencatat bahwa pelaut Arab membangun kapal tanpa paku, menggunakan serat kelapa untuk menjahit mereka bersama. Di Cina, ia mengamati bahwa serat kelapa telah digunakan selama lima abad.

Di Mikronesia dan Polinesia, coir—sering disebut sennit—memainkan peran penting dalam penjelajahan. Pendatang awal Hawaii dari Kepulauan Marquesas tiba pada abad ke-5 dengan kanopi ganda yang diikat bersama dengan serat kelapa. Sennit tetap menjadi metode konstruksi utama untuk perahu, bangunan, senjata, dan alat hingga pelapor Eropa memperkenalkan paku besi pada akhir abad ke-18.

Produksi coir hampir tidak berubah hingga pertengahan abad ke-20, saat mekanisasi dimulai. Di India, mesin defibering ditemukan pada 1950. Pemrosesan coir adalah aktivitas ekonomi yang vital, mempekerjakan lebih dari 500.000 orang. Mekanisasi bertujuan untuk memodernisasi produksi sambil mempertahankan pekerjaan. Pada 1980, India dan Sri Lanka memulai upaya kolaborasi untuk mengidentifikasi dan mengatasi kendala teknologis dalam manufaktur coir.

Bahan Baku

Pohon kelapa berbunga setiap bulan. Karena buah membutuhkan setahun untuk matang, pohon berisi kelapa pada 12 tahap kematangan. Panen biasanya mengikuti siklus 45–60 hari, menghasilkan 50–100 kelapa per pohon setiap tahun.

Air tawar digunakan untuk pemrosesan coir cokelat, sementara air tawar dan air laut digunakan untuk coir putih. Pada 2000, peneliti menemukan bahwa menambahkan kaldu 10 bakteri anaerob spesifik ke dalam air laut dapat secara signifikan mempercepat ekstraksi serat tanpa mengorbankan kualitas.

Di Eropa dan Asia, sapu pintu coir cokelat dapat diolah dengan karet lateks untuk berfungsi sebagai penutup dalam busur atau penutup otomotif.

Proses Manufaktur

Panen dan Pengupasan

• 1 Kelapa yang matang dan jatuh dapat dikumpulkan dari tanah. Panen kelapa yang masih menempel di pohon 40–100 kaki (12–30 m) melibatkan pendaki: dengan tangan, seorang pendaki dapat memanen dari ~25 pohon per hari; menggunakan tongkat bambu dengan pisang, hingga 250 pohon per hari. Metode ketiga—kera yang terlatih—hanya muncul di negara dengan produksi coir komersial terbatas.
• 2 Kelapa matang dikupas segera; kelapa yang tidak matang dapat diraguk selama sebulan dengan menyebarnya dalam lapisan tunggal dan menjaganya tetap kering. Untuk memisahkan benar, kelapa ditusuk dengan duri tajam baja untuk membelah kulit, dan lapisan pulpa dikupas. Seorang tukang kupas yang terampil dapat memproses ~2.000 kelapa per hari; mesin kupas modern dapat menangani 2.000 per jam.

Penyediaan

Penyediaan adalah tahap pengawetan di mana kulit disimpan dalam lingkungan yang ramah mikroba, sebagian mendekomposisi pulpa dan melepaskan serat coir dan sisa yang disebut coir pith. Penyediaan air tawar digunakan untuk kulit matang; penyediaan air laut digunakan untuk kulit hijau.

• 3 Penyediaan air tawar: kulit matang dikubur dalam parit di sepanjang tepian sungai, direndam dalam tangki beton yang terisi air, atau digantung dengan jaring di sungai dan diberi beban untuk tetap tenggelam. Kulit biasanya direndam minimal enam bulan.
• 4 Penyediaan air laut: kulit hijau direndam dalam air laut atau air tawar yang diasinkan, seringkali di parit tepian sungai dekat laut di mana gelombang pasang secara bergantian melapisi mereka dengan air laut dan mencuci mereka dengan air sungai. Proses biasanya berlangsung 8–10 bulan, meskipun penambahan bakteri yang sesuai dapat menguranginya menjadi beberapa hari.
• 5 Metode mekanis telah dikembangkan untuk mempercepat atau melewati penyediaan. Kulit matang dapat diproses dalam mesin penghancur setelah hanya 7–10 hari penyediaan. Kulit yang tidak matang dapat dihaluskan kering tanpa penyediaan; setelah melewati mesin penghancur, kulit hijau ini hanya perlu disiram selama satu atau dua hari sebelum defibering. Penggilingan kering menghasilkan hanya mattress fiber.

Defibering

• 6 Secara tradisional, pekerja memukul pulpa yang telah disediakan dengan palu kayu untuk memisahkan serat dari pith dan kulit luar. Mesin motor modern menggunakan lengan pukul datar di dalam drum baja. Bristle fibers dipisahkan dengan tangan atau dengan drum berputar yang dilengkapi duri baja.
• 7 Mattress fibers dipisahkan dari pith dengan mencuci sisa dan menyisirnya dengan tangan atau dalam drum berselang atau ayakan. Penyediaan air laut menghasilkan hanya mattress fibers.
• 8 Serat yang bersih dibentangkan longgar di tanah untuk dikeringkan di bawah sinar matahari.

Finishing

• 9 Bristle fibers yang tidak segera diproses digulung dan diikat dalam ikatan longgar untuk penyimpanan atau pengiriman. Produsen mekanis dapat menggunakan press hidrolik untuk membuat bundel padat.
• 10 Mattress fibers dapat dikemas dengan press hidrolik. Untuk pemrosesan lebih lanjut, serat disisir dengan alat carding mekanis atau manual, digulung longgar menjadi benang tebal (wick), dan dilipat ke dalam ikatan. Wick dapat diubah kembali menjadi benang yang lebih halus. Teknik bervariasi dari spinning sederhana hingga mesin sepenuhnya otomatis.
• 11 Tergantung pada penggunaan akhir, benang dapat dikirim langsung atau digulung menjadi tali dan dibungkus. Teknik manual tradisional dan metode mekanis baru digunakan untuk memleting tali menjadi tali atau menjahit benang menjadi sapu pintu atau jaring.
• 12 Untuk penutup busur, bristle fiber diubah menjadi benang longgar, dibiarkan istirahat, lalu difelt dengan lembut menjadi sapu pintu yang disemprotkan dengan karet lateks, dikeringkan, dan diaktifkan (panaskan dengan sulfur).

Hasil Samping/Limbah

Serat coir mewakili sekitar satu-kuartal dari pulpa kelapa; dua-kuartal yang tersisa, coir pith (atau debu coir), secara historis dianggap sebagai limbah. Meskipun terurai secara biologis, ia dapat memerlukan waktu hingga 20 tahun untuk terurai, meninggalkan jutaan ton di tumpukan besar di India dan Sri Lanka. Pada akhir tahun 1980-an, peneliti mengembangkan proses untuk mengubah coir pith menjadi mulsa, perlakuan tanah, dan media pertumbuhan hidroponik, menawarkan alternatif untuk moss gambut dan vermikulit. Sebelum dipres ke dalam briquet untuk dijual, coir pith mengalami dekomposisi parsial oleh mikroba dan jamur. Sebuah perusahaan Australia baru-baru ini mengubah coir pith menjadi produk penyerap untuk pembersihan tumpahan minyak.

Penyediaan menghasilkan polusi air yang signifikan, dengan polutan organik seperti pectin, pectosan, lemak, tanin, polyphenol toksik, dan bakteri (termasuk salmonella). Ilmuwan mengeksplorasi opsi perawatan, dan setidaknya satu produsen coir mengklaim telah mengolah air limbahnya.

Masa Depan

Seiring kemajuan teknologi, kelompok industri dan pemerintah secara aktif mempromosikan aplikasi coir baru. Geotekstil merupakan area yang menjanjikan: pada 2000, bagian India Kerala menyatakan “Tahun Geotekstil Coir,” meningkatkan pemasaran dan penelitian. Pasar geotekstil global melebihi 1,2 miliar yard persegi (1 miliar meter persegi) setiap tahun, dengan serat alami hanya 5% saat ini tetapi diharapkan berkembang seiring pengguna beralih dari sintetis yang tidak terurai secara biologis.

Produk lainnya yang muncul adalah alternatif plywood yang dibuat dengan merendam sapu pintu coir dengan resin phenol-formaldehyde dan mengaktifkannya di bawah panas dan tekanan.