BAB I PENDAHULUAN. Gambar I.1 Produsen Pulp Terbesar Didunia I-1

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Kertas merupakan salah satu kebutuhan utama diseluruh dunia. Proses pembuatan pulp sebagai bahan baku kertas saat ini telah maju secara signifikan sejak kemunculan mereka selama paruh kedua abad ke-19, dan telah berkembang ke arah yang lebih kapital-intensif, juga semakin besar skala proses produksi otomatis, dengan terus menerus penekanan pada peningkatan kualitas produk, efisiensi produksi dan konservasi lingkungan. Dengan demikian, industri pulp dan kertas telah menjadi sangat penting dalam sektor ekonomi. Indonesia memasok 2,5 persen dari kebutuhan kertas dunia yang mencapai 350 juta ton dan pulp 200 juta ton per tahun. Indonesia merupakan pemasok kertas terbesar ke-12 di dunia, atau terbesar keempat di Asia setelah China, Jepang, dan Korea Selatan. Harga pasaran dunia saat ini untuk pulp 600 dollar AS per ton (sebelumnya 300 dollar AS per ton), dan harga kertas 800 dollar AS per ton. Untuk produk pulp, Fibria dan Brazil adalah produsen terbesar didunia dengan kapasitas produksi 5,5 juta ton. Tetapi, produsen besar kertas dunia umumnya memiliki kapasitas pulp diatas 1 juta ton (BPTSTH Kuok, 2013).

Gambar I.1 Produsen Pulp Terbesar Didunia I-1

I-2 BAB I Pendahuluan

Besarnya kapasitas produksi pabrik pulp dan kertas membuat pemenuhan akan bahan baku berpotensi untuk dipasok melalui praktek-praktek ilegal dengan mengeksploitasi hutan alam. Diperkirakan 70 persen kebutuhan bahan baku keduanya berasal dari hutan alam. Hal ini disebabkan oleh hutan tanaman industri yang mereka usahakan masih tak mencukupi. Menurut organisasi Wahana Lingkungan Hidup (Walhi), industri pulp nasional setiap tahun membutuhkan kayu hingga 27,71 juta meter kubik. Kekurangan pasokan bahan baku untuk membuat kertas tersebut memacu pembalakan liar untuk menutupi kekurangan 70 persen kebutuhan bahan baku. Penggunaan kayu secara besarbesaran sebagai bahan baku kertas berdampak pada kerusakan hutan. Berikut ini adalah gambaran hutan di Pulau Sumatra dan Kalimantan yang diambil dari udara.

Gambar I.2 Kerusakan Hutan di Pulau Sumatra dan Kalimantan Berdasarkan fakta-fakta yang telah dijabarkan, diperlukan suatu alternatif bahan baku pembuatan kertas yang dapat mengurangi dampak kerusakan lingkungan dan memiliki kualitas yang sama baiknya dengan pulp dari bahan baku kayu (Wikanaji, 2013).

Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar dengan Proses Soda


I.1.1 Sejarah Pulp dan Kertas Sejarah pembuatan pulp tidak lepas dari sejarah kertas. Pada mulanya, orang-orang menulis diatas batu, kemudian kulit kayu, daun-daun, gading, tulang, kulit lembaran lilin, gua-gua. Orang Mesir kuno membuat catatan mereka juga pada lembaran tanah liat. Antara tahun 2500 dan 2000 SM, orang Mesir menulis diatas daun ”Papyrus” yaitu pohon tinggi yang tumbuh di sepanjang sungai Nil. Tanaman ini sering disebut dengan nama Water Reed Cyperus Paptrus, yang akhirnya kata papyrus inilah orang Eropa menyebutnya sebagai papier atau papper. Karena kekurangan daun papyrus di daerah Perganum, sehingga orangorang disitu memakai kulit binatang yang direntangkan dan dihaluskan lalu hasil catatannya mereka simpan dalam gulungan yang terbuat dari batang kayu papyrus maupun dari kulit binatang, yang mereka sebut sebagai ”Parchment” (Viva Forum, 2011). Kertas pertama kali ditemukan di Tiongkok pada zaman dinasti Han. Catatan dari Tiongkok menyebutkan bahwa kertas pertama kali ditemukan oleh Ts’ai Lung, yaitu seorang perwira dari kaisar Ho pada tahun 105 sesudah Masehi. Pada saat itu orang membuat kertas dengan mencelupkan potongan-potongan bambu dalam larutan susu kapur dan kemudian dipukul-pukulkan untuk memisahkan serat-seratnya. Mereka juga dapat membuat kertas dari serat-serat kayu, serat-serat jerami, dan kain-kain bekas (Viva Forum, 2011). Teknik membuat kertas mengalami perkembangan yang sangat cepat di Eropa Selatan pada akhir abad ke XIV. Industri kertas berkembang mulai dari Eropa Selatan ke Spanyol, Perancis, Jerman, dan Inggris. Teknik membuat kertas semakin maju setelah adanya dua penemuan besar. Penemuan besar yang pertama adalah teknik membuat kertas dengan ban saringan kawat berjalan yang tak berujung. Teknik ini ditemukan oleh seorang yang berkebangsaan Perancis yaitu Louis Robert pada tahun 1799. Hasilnya adalah lembaran kertas yang panjang dan digulung. Oleh karena itu harga kertas dapat ditekan lebih rendah. Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



Sedangkan penemuan yang kedua adalah teknik membuat kertas dari bahan baku serat-serat kayu. Teknik ini ditemukan pada pertengahan abad XIX. Sebelumnya, bahan baku kertas adalah kapas dan kain-kain bekas. Pada akhirnya, pemakaian bahan baku dari serat-serat kayu menjadi pilihan utama karena jumlah kain bekas sudah tidak mencukupi kebutuhan untuk membuat kertas (Sixta, 2006). Louis Robert menjual penemuannya kepada M. Didot dan John Gamble. Kemudian penemuan Louis Robert mengalami perubahan-perubahan. Kemudian pada tahun 1804 mereka menjual lagi penemuan ini pada Fourdinier bersaudara, yaitu Henry dan Scaly yang berkebangsaan Inggris. Sampai sekarang mesin ini tetap dinamakan mesin Fourdinier. Tahun 1809, John Dikinson menemukan mesin silinder (Casey, 1980). Dalam perkembangan teknik membuat kertas ini, Keller of Saxony berhasil menemukan proses mekanis membuat cara bubur kertas dari kayu. Watt dan Burges menemukan proses soda pada tahun 1825-1854. Tahun 1866, seorang ahli kimia yang berkebangsaan Amerika, Treghmen dihadiahi hak patent dasar dari Inggris untuk proses sulfit, tetapi proses komersialnya dilakukan oleh seorang ahli kimia dari Swedia Cedkman yang mulai membuat bubur Pulp dengan proses sulfit. Komersialnya dilakukan di Bergirk, Swedia pada tahun 1874 (Casey, 1980). Proses sulfat atau proses kraf dikembangkan oleh Dahl pada tahun 1879 di Danzig. Proses sulfat ini mulai ada di Amerika Serikat pada tahun 1908. Pada waktu itu, pembuatan pulp adalah 48% dengan cara mekanis, 40% dengan cara sulfit dan 12% dengan cara soda. Pertumbuhan Industri Pulp dan kertas di Indonesia memperlihatkan kemajuan pesat. Pada awal Pelita IV tercatat pabrik pulp dan kertas dengan kapasitas 575.700 ton per tahun dan pada akhir Pelita IV ada 36 pabrik dengan kapasitas 1.210.000 ton per tahun (Dirjen IKD,1988). Sejalan dengan hal tersebut di atas kebutuhan akan bahan baku dirasakan semakin meningkat sehingga diperlukan suatu usaha penyediaan bahan baku yang kontinyu. Secara potensial Indonesia mempunyai Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS



kemampuan dalam sumber daya alam untuk menyediakan dan mengembangkan sumber selulosa baik bahan baku bukan kayu maupun bahan baku kayu (Casey, 1980). Pada tahun 2000an mulai dikembangkan metode baru dengan menggunakan organosolvent yang relatif lebih ramah lingkungan. Metode ini tidak menggunakan klorin dalam prosesnya, tetapi menggunakan bahan kimia lain yang relatif ramah lingkungan, seperti phenol, alkohol, dll. Metode lain yang cukup menjanjikan adalah teknologi biopulping dengan memanfaatkan fungi pelapuk putih (FPP). FPP memiliki kemampuan untuk mendegradasi lignin dan sedikit mendegradasi selulosa. Kemampuan ini dapat dimanfaatkan untuk pembuatan biopulping, baik biochemical pulping maupun biomechanical pulping. Teknologi biopulping memiliki beberapa keuntungan, antara lain: mengurangi kebutuhan energi, mengurangi penggunaan bahan kimia, dan meningkatkan rendemen dan kualitas pulp (Noor, 2009). I.1.2 Alasan Pendirian Pabrik Indonesia sebagai negara kepulauan dengan panjang garis pantai sekitar 81.000 km merupakan kawasan pesisir dan lautan yang memiliki berbagai sumber daya hayati yang sangat besar dan beragam. Berbagai sumber daya hayati tersebut merupakan potensi pembangunan yang sangat penting sebagai sumbersumber pertumbuhan ekonomi baru. Salah satu komoditi perairan Indonesia yang sangat berpotensi untuk dikembangkan adalah rumput laut. Pemanfaatan rumput laut di Indonesia antara lain sebagai bahan baku industri makanan, kosmetik, farmasi dan kedokteran. Dalam industri makanan misalnya, terdapat sekitar 42 perusahaan di Indonesia yang memproduksi agar-agar dari rumput laut (Depperin, 2009). Permasalahan yang terjadi dengan adanya industriindustri tersebut adalah limbah dari hasil ekstraksi rumput laut pada proses pembuatan agar-agar belum diolah dengan baik. Menurut literatur yang ada, limbah industri agar-agar memiliki Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



kandungan selulosa yang cukup besar. Kandungan selulosa yang terdapat pada limbah agar-agar ini berpotensi untuk dijadikan bahan baku kertas (pulp). Jumlahnya sekitar 25 % dari limbah industri agar-agar dapat dikonversikan menjadi pulp. Sementara itu, dalam 100% rumput laut segar yang akan diolah menjadi agar-agar, menghasilkan limbah olahan sekitar 65-75 %. Jumlah limbah yang berlimpah dan tidak dimanfaatkan ini menjadikan suatu peluang untuk didirikannya pabrik pulp dari limbah industri agar-agar (Kim et al, 2007). Ketersediaan Bahan Baku Bahan baku pembuatan pulp yang akan digunakan berasal dari limbah agar-agar yang merupakan hasil ekstraksi rumput laut. Daerah persebaran rumput laut di Indonesia sangat luas. Produksi rumput laut secara nasional pada tahun 2005-2009 mengalami peningkatan (Retraubun, 2010).

Gambar I.3 Potensi Persebaran Industri Rumput Laut di Indonesia




Gambar I.4 Produksi Rumput Laut di Indonesia Jumlah produsen agar-agar yang terdapat di Indonesia adalah sekitar 42 (Depperin, 2009). PT Agarindo Bogatama adalah produsen agar-agar terbesar kedua didunia dengan kapasitas 1.500 ton pada tahun 2007. Berdasarkan data tersebut, ketersediaan limbah agar-agar dan pulp yang dihasilkan dapat diperoleh sebagai berikut. Tabel I.1 Ketersediaan Limbah Agar-agar dari PT Agarindo Bogatama Limbah Pasokan Rumput Produksi Tahun agar-agar Laut (ton) (ton) (ton) 2007 150.000 1.500 112.500 2008 170.000 1.700 127.500 2009 200.000 2.000 150.000 2010 200.000 2.000 150.000 I.1.3 Kapasitas dan Lokasi Pabrik Berikut ini adalah grafik import, eksport, dan produksi pulp pada tahun 2007-2010.

Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



Nilai (ton)

5000000 4000000 3000000 2000000

Import (ton)

1000000

Eksport (ton)

0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Produksi (ton)

Tahun

1. Data Import Pulp (BPS, 2007-2010) Tabel I.2 Perkembangan Import Pulp di Indonesia Tahun Import (ton) Pertumbuhan (%) 2007 3.088.947,824 0,00 2008 3.245.177,654 5,0577 2009 3.366.006,313 3,7233 2010 3.663.663,966 8,8431 Pertumbuhan import pulp rata-rata pertahun sebesar 5,8747 % dengan volume impor tahun 2010 sebesar 3.663.663,966 ton. 2. Data Eksport Pulp (BPS, 2007-2010) Tabel I.3 Perkembangan Eksport Pulp di Indonesia Tahun Eksport (ton) Pertumbuhan (%) 2007 2.455.871,109 0,00 2008 2.636.866,788 7,3699 2009 2.258.917,192 -14,3333 2010 2.592.684,422 14,7755




Pertumbuhan eksport pulp rata-rata pertahun sebesar 2,6041 % dengan volume eksport tahun 2010 sebesar 2.592.684,422 ton. 3. Data Produksi Pulp (BPS, 2007-2010) Tabel I.4 Perkembangan Produksi Pulp di Indonesia Tahun Produksi (ton) Pertumbuhan (%) 2007 4.047.202,00 0,00 2008 4.083.634,72 0,9002 2009 4.570.511,82 11,9226 2010 4.229.404,82 -7,4632 Pertumbuhan produksi pulp rata-rata pertahun sebesar 1,7865 % dengan volume produksi tahun 2010 sebesar 4.229.404,82 ton. Pabrik Pulp yang Telah Berdiri di Indonesia Beberapa pabrik pulp yang beroperasi di Indonesia dapat dilihat pada tabel berikut. Namun, kapasitas dari pabrik tersebut sudah tidak sebanyak dahulu (Wikanaji, 2013). Tabel I.5 Produsen Pulp di Indonesia No Perusahaan Lokasi Kapasitas (T/thn) 1 Riau Andalan Kerinci, Riau, 2.000.000 Sumatra 2 Indah Kiat Perawang, Riau, 1.781.000 Sumatra Berdasarkan data-data diatas, kebutuhan pulp dalam negeri pada tahun 2013 dapat dihitung dengan cara : Kebutuhan pulp dalam negeri : = Produksi pulp + Import pulp – Ekspor pulp = 4.229.404,82 + 3.663.663,966 – 2.592.684,422 = 5300.384,364 ton/tahun Kapasitas pabrik yang masih dibutuhkan : = 5300.384,364 - 4.229.404,82 = 1070.980 ton/tahun Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



(20,2% dari kebutuhan pulp di Indonesia) Kapasitas produksi yang direncanakan untuk pabrik baru yang akan didirikan ini hanya berkemampuan memenuhi 0,25% dari produksi pulp dalam negeri pada tahun 2013. Maka didapatkan kapasitas produksi pabrik baru sebesar : = (0,25%/20.2%) x 5300.384,364 ton/tahun = 65598.82 ton/tahun = 199 ton/hari 4. Lokasi Pabrik Lokasi pabrik sangat berpengaruh terhadap keberadaan suatu proyek industri baik dari segi komersial maupun kemungkinan dimasa mendatang. Banyak faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih lokasi pabrik. Pendirian pabrik pulp direncanakan di Tangerang, Banten. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan lokasi ini adalah : 1. Sumber bahan baku Sumber bahan baku yang digunakan untuk pembuatan pulp adalah limbah agar-agar yang diperoleh dari limbah industri agar-agar PT Agarindo Bogatama. Perusahaan ini merupakan produsen dan pemasok tepung agar-agar terbesar kedua di dunia yang berlokasi di Tangerang, Banten. Kapasitas produksi agaragar PT Agarindo Bogatama adalah sekitar 2.000 ton/tahun. Berdasarkan data Kementerian Lingkungan Hidup (KLH) 2010 melalui Program Penilaian Peringkat Kinerja Perusahaan (PROPER), PT Agarindo Bogatama memperoleh PROPER merah karena dianggap kurang baik dalam pengolahan limbahnya. 2. Pemasaran Kota Tangerang adalah sebuah kota yang terletak di Provinsi Banten, Indonesia, tepat di sebelah barat kota Jakarta, serta dikelilingi oleh Kabupaten Tangerang di sebelah selatan, barat, dan timur. Tangerang merupakan kota terbesar di Provinsi Banten serta ketiga terbesar di kawasan




perkotaan Jabotabek setelah Jakarta. Lokasi pabrik yang tidak terlalu jauh dari kota-kota besar ini mempermudah pemasaran. 3. Penyediaan air Didalam perencanaan pabrik ini, air diperlukan untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan selama berlangsungnya proses produksi. Air tersebut dipergunakan sebagai air proses, air sanitasi dan air umpan boiler. Pemilihan kabupaten Tangerang sebagai lokasi pabrik dikarenakan daerah ini memiliki ketersediaan air yang cukup besar dimana daerah ini terdapat sungai besar Ciliwung Cisadane. 4. Tenaga kerja Tenaga kerja sebagian besar akan diambil dari penduduk sekitar. Karena lokasinya cukup dekat dengan pemukiman penduduk, selain dapat memenuhi kebutuhan tenaga kerja juga dapat membantu meningkatkan taraf hidup penduduk sekitarnya. I.2 Dasar Teori Salah satu bahan yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp adalah limbah industri agar-agar. Limbah tersebut diperoleh dari hasil ekstraksi rumput laut. Rumput laut yang digunakan dalam proses pembuatan agar-agar biasanya berasal dari jenis Gracilaria dan Gelidium.

Gambar I.5 Bahan Baku dan Limbah yang Dihasilkan Industri Agar-agar Agar merupakan hidrokoloid yang dihasilkan dari proses ekstraksi rumput laut kelas Rhodophyceae, terutama genus-genus Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



Gracilaria, Gelidium, Pterocladia, Acanthopeltis, dan Ceramium. Dilihat dari struktur molekul, agar merupakan senyawa polisakarida dengan rantai panjang yang disusun oleh ulangan dari pasangan dua unit molekul agarose dan agaropektin . Agaragar sebenarnya adalah karbohidrat dengan berat molekul tinggi yang mengisi dinding sel rumput laut. Hidrokoloid ini tergolong kelompok pektin dan merupakan suatu polimer yang tersusun dari monomer galaktosa. Agar memiliki kemampuan sebagai pengental, pembentuk gel, penstabil, dan memperbaiki tekstur makanan. Sebagian besar, agar digunakan oleh industri makanan dalam bentuk jelly, ice cream, makanan kaleng (daging dan ikan), roti, permen, manisan, dan selai (Afif, 2011). Potensi bahwa limbah industri agar-agar dapat digunakan sebagai pembuatan kertas adalah berdasarkan kandungan selulosa yang ada didalamnya. Berikut ini adalah berbagai macam kandungan yang terdapat pada limbah industri agar-agar. Tabel I.6 Kandungan Kimia Limbah Industri Agar-agar (Triwisari, 2010) Kandungan Jumlah (% berat) Selulosa 59,69 Hemiselulosa 13,86 Lignin 2,37 Bahan ekstraktif lain 24,05 Ph 7,2 Komponen Dasar Penyusun Pulp Pulp adalah bahan serat kering yang dibentuk melalui proses pemisahan serat secara kimiawi atau mekanik dari bahan kayu, limbah serat atau limbah kertas. Pulp dapat berbentuk gumpalan atau dibentuk menjadi lembaran. Pulp yang diangkut dan dijual dalam bentuk bubur kertas (yang tidak diproses ke bentuk kertas dalam proses pabrik yang sama) adalah sebagai bahan setengah jadi. Saat tersuspensi di dalam air, serat




terdispersi dan menjadi lebih lentur. Pulp ini dapat dicetak menjadi lembaran kertas. Bahan baku utama untuk pembuatan pulp adalah selulosa. Selulosa dapat diperoleh dari tumbuh-tumbuhan berserat. Bahan dasar dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara lain selulosa, hemiselulosa, lignin, dan ekstraktif. 1. Selulosa

Gambar I.6 Struktur Molekul Selulosa Selulosa merupakan komponen utama dari polisakarida di dalam kayu dan merupakan polimer yang tersusun atas glukosa. Selulosa merupakan polimer berantai lurus, panjang, dan memiliki ikatan yang kuat. Rumus molekul dari selulosa adalah (C H O ) , dengan n merupakan derajat polimerisasi. Kandungan 6

10

5 n

selulosa di dalam kayu berkisar antara 40-47 %. Selulosa merupakan komponen kimia kayu yang terbesar, yang dalam kayu lunak dan kayu keras jumlahnya hampir mencapai setengahnya. Selulosa merupakan polimer linear dengan berat molekul tinggi yang tersusun seluruhnya atas ß – D – glukosa. Karena sifat-sifat kimia dan fisikanya maupun struktur supramolekulnya maka ia dapat memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur utama dinding sel tumbuhan. Semakin panjang suatu rangkaian selulosa, maka rangkaian selulosa tersebut mempunyai serat yang lebih kuat, lebih tahan terhadap pengaruh bahan kimia, cahaya, dan mikroorganisme. Menurut Solechudin dan Wibisono (2002), selulosa dapat dibedakan menjadi: Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



a. α selulosa Selulosa untuk jenis ini tidak dapat larut dalam larutan NaOH dengan kadar 17,5% pada suhu 200C dan merupakan bentuk sesungguhnya yang telah dikenal sebagai selulosa. b. β selulosa Jenis dari selulosa ini mudah larut dalam larutan NaOH dan akan mengendap bila larutan tersebut berubah menjadi larutan yang memiliki suasana asam. c. γ selulosa Untuk selulosa jenis ini mudah larut dalam larutan NaOH dan tidak akan terbentuk endapan setelah larutan tersebut dinetralkan. Alpha selulosa sangat menentukan sifat tahanan kertas, semakin banyak kadar alpha selulosanya menunjukkan semakin tahan lama kertas tersebut . Dan memiliki sifat hidrofilik yang lebih besar pada gamma dan beta selulosa daripada alpha selulosanya. Sifat-sifat Selulosa Sifat-sifat selulosa terdiri dari sifat fisika dan sifat kimia. Selulosa dengan rantai panjang mempunyai sifat fisik yang lebih kuat, lebih tahan lama terhadap degradasi yang disebabkan oleh pengaruh panas, bahan kimia maupun pengaruh biologis. Sifat-sifat fisika selulosa (Fengel dan Wenger,1995) : 1. Berwarna putih 2. Berat molekul berkisar antara 300.000 – 500.000 gr/mol 3. Tidak larut dalam air,asam dan basa. 4. Larut dalam Cu (NH3)4(OH)2 atau NaOH + CS2 5. Terikat satu sama lain. 6. Dapat terdegradasi oleh hidrolisa, oksidasi, fotokimia maupun secara mekanis sehingga berat molekulnya menurun. 7. Tidak larut dalam air maupun pelarut organik, tetapi sebagian larut dalam larutan alkali. 8. Dalam keadaan kering, selulosa bersifat higroskopis, keras dan rapuh. Bila selulosa cukup banyak mengandung air




maka akan bersifat lunak. Jadi fungsi air disini adalah sebagai pelunak. 9. Selulosa dalam kristal mempunyai kekuatan lebih baik jika dibandingkan dengan bentuk amorfnya. Sifat-sifat kimia selulosa (Solechudin dan Wibisono, 2002): 1. Terhidrolisa sempurna dalam suasana asam akan menghasilkan glukosa H2SO4

2. 3. 4. 5.

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 Hidrolisa parsial menghasilkan maltosa (disakarida) (C6H10O5)n + nH2O → nC12H22O11 Hidrolisa berlebih menghasilkan asam oksalat (C6H10O5)n + 4 ½ nH2O → 3nH2C2O4 + 2nH2O Hidrolisa lengkap dengan HCl 40% dalam air hanya menghasilkan D glukosa. Degradasi pada selulosa selama proses pembuatan pulp yang terjadi karena : a. Degradasi oleh hidrolisa asam Terjadi pada temperatur yang cukup tinggi dan berada pada media asam dalam waktu yang cukup lama. Akibat dari degradasi ini adalah terjadinya reaksi yaitu selulosa terhidrolisa menjadi selulosa dengan berat molekul yang rendah. Keaktifan asam pekat untuk mendregadasi selulosa berbeda-beda. Untuk keaktifan yang sangat tinggi dimiliki oleh asam oksalat. Asam nitrat, asam sulfat dan asam chlorin adalah asam yang aktif, sedangkan asam-asam organik merupakan asamasam yang tidak aktif. Asam sulfat yang pekat (75%) akan menyebabkan selulosa berbentuk gelatin, asam nitrat pekat akan menyebabkan selulosa membentuk ester sedangkan asam phospat pada temperatur rendah akan menyebabkan sedikit berpengaruh pada selulosa.




b. Degradasi oleh oksidator Senyawa oksidator sangat mudah mendegradasi selulosa menjadi molekul-molekul yang lebih kecil yang disebut oxyselulosa. Hal ini terjadi tergantung dari oksidator dan kondisinya. Macam-macam oksidator adalah sebagai berikut: - NO2 mengoksidasi hidroksil primer dari selulosa menjadi karboksil. Oksidasi ini tidak akan memecah rantai selulosa kecuali jika terdapat alkali. - Chlorin mengoksidasi gugus karboksil dan aldehid. Oksidasi karboksil menjadi CO2 dan H2O, sedangkan oksidasi aldehid menjadi karboksil dan bila oksidasi diteruskan akan menjadi CO2 dan H2O. - Hipoklorit akan menghasilkan oksidasi selulosa yang mengandung presentase gugus hidroksil tinggi pada kondisi netral atau alkali. c. Degradasi oleh panas Pengaruh panas lebih besar bila dibandingkan dengan asam atau oksidator. Serat-serat selulosa yang dikeringkan pada temperatur tinggi akan mengakibatkan kertas kehilangan sebagian higroskopisitasnya (swealling ability), karena : - Bertambahnya ikatan hidrogen antara molekulmolekul selulosa yang berdekatan. - Terbentuknya ikatan rantai kimia diantara molekulmolekul selulosa yang berdekatan. - Pemanasan serat-serat pulp pada temperatur kurang lebih 1000C akan menghilangkan kemampuan menggembung sekitar 50% dan pemanasan diatas 200C dan dalam waktu lama akan mengakibatkan serat-serat selulosa kehilangan strukturnya secara total.




2. Hemiselulosa Hemiselulosa sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalam dinding sel. Lima gula netral yaitu D-xilosa, D-mannosa, D-glukosa, D-galaktosa dan L-arabinosa merupakan konstituen utama penyusun hemiselulosa mengandung senyawa tambahan asam uronat.

Gambar I.8 Struktur Molekul Hemiselulosa Secara struktural, hemiselulosa mempunyai sifat reaksi yang sama dengan selulosa tapi hemiselulosa terdiri dari komponen-komponen polisakarida yang bukan selulosa. Hemiselulosa dapat mengalami oksidasi menjadi senyawa keto dan aldo dan dapat membentuk adisi pada gugus hidroksil. Hemiselulosa akan mengalami reaksi oksidasi dan degradasi terlebih dahulu daripada selulosa, karena rantai molekul hemiselulosa lebih pendek dan bercabang (Fengel dan Wenger,1995). Hemiselulosa tidak larut dalam air tapi larut dalam larutan alkali encer dan lebih mudah dihidrolisa oleh asam daripada selulosa. Sifat hemiselulosa yang hidrofilik banyak mempengaruhi sifat fisik pulp dan kertas. Hemiselulosa berfungsi sebagai perekat dan dapat mempercepat terjadinya fibrasi (pembentukan serat). Sifat inilah yang memperkuat kekuatan fisik lembaran pulp kertas dan menurunkan waktu serta daya operasi penggilingan (beating).




Hilangnya hemiselulosa akan mengakibatkan adanya lubang diantara fibril dan berkurangnya ikatan antar serat, namun kadar hemiselulosanya yang terlalu tinggi akan menyebabkan kertas tembus cahaya, kaku dan rapuh (Solechudin dan Wibisono, 2002). 3. Lignin Lignin adalah bagian dari tumbuhan yang terdapat dalam lamelar tengah dan dinding sel berfungsi sebagai perekat antar sel, sehingga lignin tidak dikehendaki dalam proses pembuatan pulp. Lignin adalah polimer kompleks dan bersifat amorf. Karena sifat amorfnya maka lignin sulit diketahui secara pasti sifat fisik dan bentuk molekulnya (Fengel dan Wenger,1995).

Gambar I.9 Struktur Molekul Lignin Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS



Sifat-sifat lignin : 1. Larut dalam larutan NaOH 2. Tidak larut dalam air 3. Sangat tahan terhadap reaksi kimia 4. Berat molekul antara 3.000-140.000 gr/mol 5. Termasuk reaktif, karena mengandung gugus karboksil, metoksil dan karbonil 6. Bila didestilasi oleh alkali akan terbentuk benzene Secara fisis lignin berwujud amorf (tidak berbentuk), berwarna kuning cerah dengan bobot jenis berkisar antara 1,3-1,4 bergantung pada sumber ligninnya. Indeks refraksi lignin sebesar 1,6. Sifatnya yang amorf menyebabkan lignin sulit dianalisa dengan sinar-X. Lignin juga tidak larut dalam air, dalam larutan asam dan larutan hidrokarbon. Karena lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%, maka sifat ini sering digunakan untuk uji kuantitatif lignin. Lignin tidak dapat mencair, tetapi akan melunak dan kemudian menjadi hangus bila dipanaskan. Lignin yang diperdagangkan larut dalam alkali encer dan dalam beberapa senyawa organic. Lignin terdiri dari 61-65 persen karbon, 5 sampai 6,1 persen hidrogen dengan panas pembakarannya sebesar 11.300 Btu/lb (6.280 kal/gram) (Kirk dan Othmer, 1952). Menurut Damris et al. (1999), lignin mempunyai kelarutan yang sangat rendah dalam kebanyakan pelarut dan sangat sedikit larut dalam air. Fengel (1995) menyatakan pelarutpelarut yang cocok untuk lignin analitik yang diisolasi dengan pelarut-pelarut organik adalah dioksana, dimetilsulfoksida (DMSO), formamida, dimetilformamida (DMF), tetrahidrofuran (THF), piridin, dikloroetana dan etilenaglikol-monoetileter (metil selosolv). Pelarut yang lain adalah asetil bromida dalam asam asetat dan heksa fluoropropanol. Lignin asam hampir tidak larut dalam semua pelarut. Lignin alkali teknis dan lignin sulfonat umumnya larut dalam air, alkali encer, larutan garam dan buffer. Titik didih lignin secara pasti tidak dapat ditentukan. Namun, pemanasan kayu secara bertahap dengan suhu tinggi dapat dilihat penguraian thermal dari komponen kayu. Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



Reaksi yang dapat terjadi dengan lignin adalah reaksi netralisasi, oksidasi, reduksi, halogenasi, hidrolisa, dan sulfonasi. Reaksi sulfonasi, oksidasi dan halogenasi sangat berpengaruh terhadap sifat kimia pulp dan kertas. Lignin sangat peka terhadap oksidasi dan dapat terurai menjadi asam-asam aromatik seperti benzoat. Pada kondisi tertentu lignin dapat teroksidasi menjadi asam format, asetat, oksalat dan suksinat. Pada pembuatan pulp dengan proses soda akan dihasilkan lignin terlarut, sedangkan pada proses sulfat, sulfur masuk ke dalam molekul lignin dan membentuk tio-lignin terlarut. Bila lignin berdifusi dengan larutan alkali, maka akan terjadi pelepasan gugus metoksil yang membuat lignin lebih mudah larut dalam alkali. Reaksi dengan senyawa-senyawa tertentu banyak dimanfaatkan dalam proses-proses pembuatan Pulp dimana lignin yang terbentuk dapat dipisahkan, sedangkan reaksi oksidasi terhadap lignin banyak dipergunakan dalam proses pemutihan. Lignin dapat mengurangi daya pengembangan serat serta ikatan antar serat. Beberapa cara yang dapat digunakan untuk memisahkan lignin adalah dengan menambahkan H2SO4 pekat dan HCl pekat sebagai pereaksi anorganik untuk mendestruksi karbohidratnya (Fengel dan Wenger,1995). Pulp dan kertas akan mempunyai sifat fisik atau kekuatan yang baik jika mengandung sedikit lignin karena lignin bersifat menolak air (hidrophobic) dan kaku sehingga menyulitkan dalam proses penggilingan. Lignin juga mempunyai gugus pembawa warna (gugus kromofor) yang akan bereaksi dengan larutan pemasak pada digester sehingga menyebabkan warna pulp yang dihasilkan akan menjadi gelap. Banyaknya lignin juga berpengaruh pada komsumsi bahan kimia dalam pemasakan dan pemutihan (Solechudin dan Wibisono, 2002).




4. Ekstraktif Zat terekstraksi adalah senyawa kimia dengan berat molekul rendah yang dapat larut dalam air dan pelarut organik. Kadarnya dalam kayu berdaun lebar lebih tinggi daripada kayu berdaun jarum. Zat terekstraksi terdiri dari senyawa yang mudah menguap seperti terpentin, terpena, resin asam lemak dan fenol (Fengel dan Wenger,1995). Zat ekstraktif yang larut dalam air meliputi gula, pektin, garam-garam organik dan zat warna. Sedangkan ekstraktif yang larut dalam pelarut organik yaitu tannin, asam lemak, resin, dan terpen. Pelarut organik yang biasa digunakan yaitu; petroleum eter, metanol, alkohol benzen, dan etanol benzen. Ekstraktif dapat mengkonsumsi bahan kimia banyak juga dapat menghambat proses penetrasi larutan kemasan. Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak banyak yang disebut dengan istilah “extractive”. Zat-zat ini dapat diambil / dipisahkan dari kayu dengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti eter atau alkohol. Pada proses pembuatan pulp, zat ini kurang menguntungkan karena menimbulkan masalah terhadap konsumsi bahan kimia pemasak, menghambat penetralan larutan pemasak dan mengakibatkan kualitas pulp yang dihasilkan kurang baik. Jika menggunakan bahan baku yang mengandung resin, maka dalam proses pembuatan kertas sering timbul masalah (pith trouble). Masalah ini disebabkan karena pith yang dilepaskan pada proses penggilingan (beating dan refining) akan cenderung terkumpul sebagai partikel koloidal sehingga akan menyumbat wire pada mesin kertas atau terkumpul pada belt dan melekat pada mesin membentuk gumpalan sehingga kertas berlubang dan kotor (Fengel dan Wenger,1995). Masalah lain yang tidak diinginkan adalah adanya mineral yang tidak dikehendaki dalam serat seperti silika, besi dan mangan karena dapat menimbulkan masalah pada pengoperasian alat dan akan menurunkan kualitas pulp yang dihasilkan (Solechudin dan Wibisono, 2002). Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



I.3 Kegunaan Kegunaan pulp adalah sebagai bahan baku untuk membuat kertas. Beragam jenis kertas dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan produk fungsional seperti buku tulis, kertas kado, poster, atau pembuatan produk kriya. Bahkan, media artistik dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan karya seni atau material patung (Ruhiyat, 2009). Kertas menurut fungsinya dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu (Santami, 2012) : 1. Cultural paper (kertas budaya), yang terdiri dari jenis kertas newsprint (kertas koran), writing, printing, dan business (kertas cetak, tulis, dan keperluan bisnis) dan kertas khusus. 2. Industrial paper (kertas industri) yang terdiri dari wrapping, packaging dan kraft, boards, cigaretee dan kertas khusus. 3. Other paper (kertas lainnya), yang terdiri dari tissue, haousehold, dan kertas lainnya. I.4 Sifat Fisika dan Kimia I.4.1 Bahan Baku Utama I.4.1.1 Limbah Industri Agar-agar ( Limbah Padat) Sifat fisika (Balai Penelitian Tanah, 2005) a. Berbentuk serat yang berwarna kecoklatan b. Tidak berbau c. Tidak larut dalam air Sifat Kimia (Triwisari, 2010) a. Selulosa = 59,69 % b. Hemiselulosa = 13,89 % c. Lignin = 2,37 % d. Ekstraktif = 24,05 %




I.4.2 Bahan Baku Pendukung I.4.2.1 NaOH ( Natrium Hidroksida) Sifat Fisika (MSDS NaOH, 2013) a. Berbentuk kristal dan berwarna putih b. Berat molekul = 40 gr/mol c. Titik didih pada 1 atm = 13880C d. Titik leleh = 3230C e. Densitas = 2,130 gr/cm3 f. pH = 13,5 Sifat Kimia (MSDS NaOH, 2013) a. Bersifat korosif dan higrokopis. b. Mudah larut dalam air, etanol, metanol. c. Mudah bereaksi dengan logam, asam, alkali, zat pengoksidasi, zat pereduksi. d. Termasuk dalam golongan basa kuat, sangat larut dalam air. e. Natrium hidroksida dan debu logam seng menyebabkan pengapian. f. Dalam kondisi suhu dan tekanan yang tepat, ia akan menyala atau bereaksi keras dengan asetaldehida, alil alkohol, alil klorida, benzena-1,4-diol, trifluorida klorin, 1,2-dikloroetilen, nitroethane, nitromethane, nitroparaffins, nitropropane, cinnamaldehyde, 2,2-dikloro-3,3dimetilbutan. g. Natrium hidroksida dalam kontak dengan air dapat menghasilkan panas yang cukup untuk menyalakan bahan mudah terbakar yang berdekatan. h. Natrium hidroksida dengan cinnamaldehyde di hadapan panas dapat menyebabkan pengapian. i. Reaksi dengan logam tertentu melepaskan gas hidrogen mudah terbakar dan meledak. j. Natrium hidroksida bereaksi dengan amonia dan perak nitrat untuk membentuk produk eksplosif. k. Natrium hidroksida bersama dengan tetrahidrofuran murni, yang dapat berisi peroksida, dapat menyebabkan ledakan serius. Pabrik Pulp dari Limbah Padat Industri Agar-Agar Dengan Peoses Soda



l.

Campuran kering natrium hidroksida dan natrium hidrogen tetrahydroborate membebaskan eksplosif pada 230-270° C.

1.4.2.2 Cl2 (Klorin) Sifat Fisika (Wikipedia, 2013) a. Gas berwarna kuning kehijauan berbau menyengat. b. Berat molekul = 35,45 g/mol c. Massa jenis = 1,47 pada 0 oC d. Titik lebur = -101,5oC e. Titik didih = -34 oC f. Titik kritis = 144oC g. Tekanan uap = 5,8 bar pada 20 oC h. Kapasitas panas = 33,949 J/mol K i. Panas penguapan = 20,41 kJ/mol Sifat Kimia (Wikipedia, 2013) b. Kelarutan dalam air 3,26 g/l atau 1,125 l/l air pada 250C dan tekanan atmosfer. 1.4.2.3 NaOCl (Natrium Hipoklorit) Sifat Fisika (MSDS NaOCl) a. Berbentuk cairan berwarna hijau muda dan berbau klor. = 74,44 gr/mol b. Massa molar c. Titik lebur = -150 C d. Titik didih = Perlahan-lahan terurai diatas 400 C e. Tekanan uap = 12,1 mmHg pada 200C f. pH = <12 g. Specific Grafity = 1,17 pada 200C Sifat Kimia (MSDS NaOCl) a. Bersifat korosif b. Oksidator yang kuat c. Tidak stabil pada suhu di atas 40° C, di bawah sinar matahari, dan kontak dengan asam. d. Tidak kompatibel dengan asam kuat, amonia, bahan teroksidasi, nikel, tembaga, timah, mangan, dan besi.




1.4.2.4 H2O (air) (MSDS H2O) a. Berbentuk cairan yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak berbau. b. Berat molekul = 18,02 gr/gmol c. Titik lebur = 0°C (1 atm) d. Titik didih = 100°C (1 atm) e. pH =7 f. Densitas = 1 gr/ml g. Densitas uap = 0,62 gr/ml h. Spesifik gravity = 1,00 i. Kapasitas panas = 1 kal/gr j. Tekanan uap = 2,3 kPa (20°C) I.4.3 Produk I.4.3.1 Produk Utama (Pulp dari Limbah Industri Agar-agar) Hasil analisa pulp limbah industri agar-agar yang mengacu pada syarat mutu LBKP (Leaf Bleach Kraft Pulp) menurut SNI 14-6107-1999 adalah sebagai berikut (BSN, 1999): a. Derajat giling awal (mL CSF) = 650 b. Kekuatan retak (kPa m2/g) = 2,5 c. Kekuatan sobek (Nm2/kg) =7 d. Kekuatan tarik (Nm/kg) = 40 e. Kadar air maksimal (%) = 12 f. Derajat putih (% ISO) = 85 g. Noda maksimal (mm2/m2) =6 h. Bilangan kappa =5 i. Pengemasan dalam bentuk lembaran-lembaran. Ukuran lembaran bentuk segi empat dengan panjang sisi 800 mm sampai 850 mm, gramatur tiap lembaran 850 g/m2 - 1.200 g/m2, berat tiap kemasan 200 kg - 250 kg dan isi dalam satu kemasan 300 - 350 lembar.



BAB I PENDAHULUAN. Gambar I.1 Produsen Pulp Terbesar Didunia I-1

Recommend Documents