BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2. 1 Pulp dan Kertas 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. Kayu adalah bahan yang sering digunakan dalam pembuatan kertas. Pulp kayu terbuat dari kayu lunak (softwood) seperti cemara dan dari kayu keras (hardwood) seperti eucalyptus. Proses pembuatan pulp diantaranya dilakukan dengan proses mekans, kimia dan semikimia. Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yakni dengan cara pengikisan menggnakan alat seperti gerinda. Proses mekanis yang biasanya dikenal biasanya diantaranya PGW (Pine Groundwood) dan SGW (Semi groundwood). Proses semikimia merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini diantaranya CTMP (Chemi Thermo Mecanical Pulping) dengan memanfaatkan suhu untuk mendegradasi lignin sehingga diperoleh pulp dengan rendemen yang lebih rendah dengan kualitas lebih baik dari pada pulp dengan proses mekanis. Proses pembuatan pulp dengan proses kimia dikenal dengan sebutan proses Kraft. Dimana proses Kraft ini pertama sekali dikenal di Swedia pada tahun 1885. Disebut Kraft karena pulp yang dihasilkan dari proses ini memiliki kekuatan lebih tinggi daripada proses mekanis dan semikimia, akan tetapi rendemen yang dihasilkan lebih kecil diantara keduanya karena komponen yang terdegradasi lebih banyak (lignin, ekstraktif dan mineral) (Wikipedia2, 2010). Kertas pertama kali ditemukan pada tahun 2500 dan 2000 SM. Kertas tersebut terbuat dari alang-alang yang bernama Papyrus yang tumbuh di Sungai Nil dan Mesir. Dalam proses pembuatannya, Papyrus dipukuli satu-persatu sampai pipih untuk selanjutnya dianyam sehingga berwujud lembaran, kemudian anyaman
Universitas Sumatera Utara
dipukuli kembali hingga menyatu. Sementara itu, di negara china sekitar 105 M digunakan kulit kayu Murbei sebagai bahan pembuat kertas (Win, 2008).
2. 2 Perkembangan Industri Pulp di Indonesia Tingginya kebutuhan pulp & kertas dalam beberapa periode, tercermin dari meningkatnya kapasitas produksi. Selama periode 2004–2008, kapasitas pulp domestik meningkat rata-rata 0,6% per tahun, yaitu dari 5,2 juta ton menjadi 6,4 juta ton per tahun. Dan pada tahun 2009, kapasitas terpasangnya meningkat lagi menjadi 6,9 juta ton per tahun, seiring dengan beroperasinya pabrik baru. Pada periode yang sama, kapasitas produksi kertas juga mengalami peningkatan yang berarti, dari 10 juta ton menjadi 10,9 juta ton per tahun (Media Data Riset, 2010). Minat para investor untuk berinvestasi di industri kertas dan bubur kertas (pulp) ternyata masih cukup tinggi. Terdapat setidaknya tiga perusahaan kertas yang berencana merealisasikan investasi total Rp 34,2 triliun di industri ini (BBPK, 2010). Tabel 2. 1 Produk dan Ekspor Pulp Indonesia Ekspor
Konsumsi
Produksi
Kapasitas tepasang
(juta ton)
(juta ton)
(juta ton)
(Adt)
2000
1,3
3,5
4,1
5,2
2001
1,7
3,5
4,7
5,6
2002
2,2
3,5
5,0
6,1
2003
2,4
3,6
5,2
6,3
2004
2,5
3,6
5,2
6,3
2005
2,6
3,8
5,5
6,5
2006
2,8
3,8
5,7
6,5
2007
2,4
4,2
5,8
6,5
2008
1,0
2,8
3,5
7,9
2009
1,5
2,0
3,5
7,9
Tahun
(APKI, 2009)
Di Indonesia, industri pulp dan kertas terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Dewasa ini industri pulp dan kertas Indonesia memiliki 80 perusahaan, besar dan kecil serta baru dan lama dengan nilai investasi mencapai US$
Universitas Sumatera Utara
16 milyar dengan jumlah tenaga kerja yang terlibat langsung sebanyak 178.624 orang serta devisa senilai US$ 2,817 milyar. Total kapasitas pabrik pulp mencapai 6,4 juta ton per tahun sementara pabrik kertas mencapai 10 juta ton per tahun. Semua jenis kertas telah diproduksi, bahkan terdapat kelebihan untuk diekspor, yaitu 45 % pulp dan 30 % kertas (dewataart.wordpress.com, 2009). Tabel 2. 2 Harga Pulp Oktober 2009 - Pebruari 2010 (US$/ton) Jenis
Oktober
Nopember
Desember
Januari
Pebruari
Maret
April
Mei
Pulp
2009
2009
2009
2010
2010
2010
2010
2010
760-770
780-800
800
830
860
890
930
960
800
830
830
850
880
910
960
1000
670-680
690-710
690-710
720
750
780
830
870
650
700
700
730
760
790
840
890
700
730
730
760
790
820
870
920
580-590
620-630
640-660
720
750
800
850
Serat Panjang Eropa Amerika Serikat Asia
Serat Pendek Eropa Amerika Serikat Asia
670690
(BBPK, 2010)
2. 3 Limbah Agar-agar Pemanfaatan rumput laut sebagai bahan baku pembuatan agar-agar kertas masih belum optimal. Tingkat efisiensi dari proses pengolahan agar-agar kertas di daerah Pameungpeuk sekitar 17 % atau dari 30 kg bahan baku rumput laut kering menjadi 5 kg agar-agar kertas tiap satu proses produksinya dan limbah padat yang dihasilkan sebanyak 30 kg dalam keadaan basah. Pada tahun 2008 limbah dari pengolahan rumput laut sekitar 1.682.542 ton. Jumlah yang besar ini sangat disayangkan jika tidak diolah dan dimanfaatkan dengan baik (Harvey 2009). Sebanyak 1.682.542 ton limbah industri agar-agar dapat dikonversikan sebanyak 25% menjadi pulp, yaitu sekitar 420.635,5 ton pulp (Kim et al, 2007)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 3 Perusahaan Produsen Agar-agar di Indonesia No.
Nama Perusahaan
Lokasi
1.
PT. Agarindo Bogatama
Tangerang, Banten
2.
PT. Alloy Jelly/Alloy Mandiri Food
Tangerang, Banten
3.
Caragenan Indonesia
Malang, Jawa Timur
4.
PT. Indofreeze Industrial Ltd
Bogor, Jawa Barat
5.
PT. Indoking Aneka Industri
Dairi, Sumatera Utara
6.
Jely Agar-agar
Tangerang, Banten
7.
PT. Merlindo Rekamatra
Bandung, Jawa Barat
8.
PT. Multi Karya Flora
Malang, Jawa Timur
9.
Pratama Agung
Jakarta Utara, D.K.I Jakarta
10.
CV. Riyana Cipta Pangan
Cirebon, Jawa Barat
11.
PT. Satelit Sriti
Pasuruan, Jawa Timur
12.
PT. Sinar Kencana Surabaya
Surabaya, Jawa Timur
13.
Sindura Agung
Jakarta Barat, D.K.I Jakarta
14.
CV. Top Food Industry
Jakarta Timur, D.K.I Jakarta
15.
PT. Agar Sehat Makmur Lestari
Jawa Barat
16.
PT. Dunia Bintang Walet
Petamburan, D.K.I Jakarta
17
CV. Agar Sari Jaya
Lawang, Jawa Timur
18.
PT. Usahatama Graha Sakura
Grogol, DKI Jakarta
19.
P.T Forisa Nusapersada
DKI Jakarta
20.
CV. Sumber laut
Lampung
21.
CV. AA Bersaudara
Bekasi, Jawa Barat
22.
UD. Rumput Laut
Cakra Negara
23.
PT. Agar Sari Jaya Utama
Karawaci, Tangerang
24.
PT. Agarindo Rasa Utama
Karawaci, Tangerang
25.
PT. Amarta Carrageenan Indonesia
Desa Jerukpurut, Gempol
26.
PT. Bola Dunia Walet
Taman Sari, Jakarta
Universitas Sumatera Utara
27.
UD. Carragenan Indonesia
Blimbing, Malang
28.
PD. Dunia Manis
Karawaci, Tangerang
29.
Dunia Walet
Penjaringan, Jakarta
30.
PT. Gelinti Utama
Kebon Melati, Jakarta
31.
PT. Indoking Aneka Agar-Agar Industri
Medan, Sumatera Utara
32.
Sri Gunting Agar-Agar
Singosari
33.
CV. Sinar Rezeki
Cikupa, Banten
34.
CV. Riadi
Mataram
35.
UD. Tirta Utama
Gudo, Jawa Timur
36.
PT. Sedapindo Trijaya
Bekasi, Jawa Barat
37.
PT. Satelit Sriti
Semarang, Jawa Tengah
38.
PT. Satelit Sriti
Desa Gondang, Pandaan
39.
PT. Pantai Samudra
Cikoke, Sukabumi
40.
CV. Maju Makmur Mandiri
Petamburan, Jakarta
41.
PT. Rapid Niaga Internasional
Makassar, Sulawesi
42.
CV. Maju Makmur Mandiri
Petambuan, Jakarta
(Depperin, 2009)
Kapasitas pabrik PT. Agarindo Bogatama pada tahun 1999 adalah 3000 ton/tahun kemudian meningkat pada tahun 2009 menjadi 5300 ton/tahun dan PT. Agar Sehat dengan kapasitas 600 ton/tahun (Dinas Kelautan dan perikanan Sulawesi Tengah, 2010 ; Erwin, 2008). Di daerah Jawa Barat, khususnya di Kecamatan Pameungpeuk, terdapat sekitar 20 pengusaha yang memproduksi agar-agar dengan kapasitas 2 ton/hari dan industri sedang dengan kapasitas 20 ton/hari (Zulmunir, 2009). Untuk semakin meningkatkan produksi agar-agar di Indonesia, pemerintah dan pelaku industri rumput laut berupaya meningkatkan kapasitas produksi bahan olahan menjadi 30 ton/hari dari sebelumnya 10 ton/hari untuk 200 pengusaha industri menengah (Departemen Kelautan dan Perikanan, 2010). Berdasarkan hasil penelitian Balai Riset Kelautan dan Perikanan (2003), limbah industri agar-agar (Gracilaria sp.) memiliki kandungan selulosa yang cukup tinggi, yaitu 45,9%. Kandungan selulosa yang sangat tinggi tersebut merupakan dasar untuk menjadikan limbah industri agar-agar sebagai bahan baku kertas (Jaelani et al, 2010)
Universitas Sumatera Utara
Indonesia memiliki potensi perairan budidaya laut sekitar 1.115.050 Ha yang tersebar dari NAD hingga Irian Jaya. Gracilaria telah dibudidayakan di tambak terutama di Sulawesi Selatan tepatnya di Kabupaten Pelopo dan di Jawa Timur yaitu Gresik. Produktivitasnya bekisar 1,5-2 ton rumput laut kering per hektar. Table 2.4 Potensi lahan perairan pengembangan budidaya rumput laut Provinsi
Luas Area (Ha)
Nanggroe Aceh Darussalam
104.100
Sumatera Utara
2.000
DKI Jakarta
1.800
Jawa
37.100
Bali
18.100
Nusa Tenggara
17.150
Sulawesi
226.300
Maluku
206.600
Irian Jaya
501.900
Total
1.115.050
(Basmal dan Irianto, 2006)
Luasnya lahan untuk budidaya rumput laut serta banyaknya volume yang dihasilkan merupakan suatu indikasi bahwa bahan baku industri agar-agar memiliki keterjaminan dalam hal kontinuitas. Berdasarkan hal tersebut, dapat dikatakan bahwa dengan adanya keterjaminan bahan baku industri agar-agar pada akhirnya akan menjamin ketersediaan bahan baku industri kertas berbasis limbah industri agar-agar (Jaelani et al, 2010) Indonesia memiliki lahan untuk budidaya rumput laut (bahan dasar Industri agar) yang sangat luas, hingga mencapai 2 juta ha (20% dari total potensi lahan perairan laut berjarak 5 km dari garis pantai), dengan volume 46,73 juta ton pertahun (Purnomo dan Suryati, 2007). Dari jumlah keseluruhan tersebut, sampai saat ini baru dimanfaatkan sekitar 0,7 juta ton per tahun (Dahuri, 2004). Dari Tabel 2. 5, dapat diketahui bahwa baik luas areal penanaman, maupun produksi rumput laut di Indonesia terus mengalami peningkatan. Selain itu, laju peningkatan luas areal budidaya rumput laut di Indonesia ialah 21% (Purnomo dan Suryati, 2007). Laju
Universitas Sumatera Utara
peningkatan produksi rata-rata rumput laut di Indonesia adalah 54% (Dahuri, 2004). Luasnya lahan untuk budidaya rumput laut serta banyaknya volume yang dihasilkan, merupakan suatu indikasi bahwa bahan baku industri agar-agar memiliki keterjaminan dalam hal kontinuitas. Berdasarkan hal tersebut, dapat dikatakan bahwa dengan adanya keterjaminan bahan baku industri agar-agar, pada akhirnya akan menjamin ketersediaan bahan baku industri kertas berbasis limbah industri agar-agar (Jaelani et al, 2010). Tabel 2. 5 Peningkatan Luas dan Produksi Rumput Laut di Indonesia Tahun Luas Areal (ha) Produksi (ton) 2004
21.500
410.570
2005
29.923
910.636
2006
33.580
1.079.850
2007
37.504
1.343.700
(Purnomo dan Suryati, 2007)
Bahan baku utama serat berasal dari ampas rumput laut yang tidak terpakai, ternyata menjadi penghasil limbah pencemar lingkungan. Hal tersebut diperkuat dengan volume ampas yang bisa mencapai 70% dari total produksi agar-agar (Mudzakir, 2007). Sehingga dari data table 2.5 diperoleh kapasitas limbah agar-agar sebagai berikut: Tabel 2.6 Ketersediaan limbah agar-agar Tahun
Produksi (ton)
Limbah agar-agar (ton)
2004
410.570
287.399
2005
910.636
637.445,2
2006
1.079.850
755.895
2007
1.343.700
940.590
2008
2.403.631
1.682.542
Dari asumsi yang diperhitungkan oleh Kim (2007), maka konversi pulp yang dapat dihasilkan adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.7 Konversi pulp yang dihasilkan dari ketersediaan limbah agar-agar Tahun
Produksi (ton)
Limbah agar-agar (ton)
Pulp yang dihasilkan
2004
410.570
287.399
71.849,75
2005
910.636
637.445,2
159.361,3
2006
1.079.850
755.895
188.973,75
2007
1.343.700
940.590
235.147,5
2008
2.403.631
1.682.542
420.635,5
Tabel 2. 8 Kandungan di dalam Limbah Agar-agar Kandungan
Jumlah ( % berat kering ampas)
Kadar air
7,63
Kadar Abu
15,30
Protein Kasar
15,53
Lemak
0,19
Karbohidrat
61,35
-
Serat Kasar
11,56
-
Selulosa
16,03
-
Hemiselulosa
25,23
-
Lignin
3,10
(Hartati, 2001)
2. 3 Proses Pembuatan Pulp 2. 3. 1 Secara Umum Urutan proses pembuatan pulp adalah persiapan bahan baku, pembuatan pulp (secara kimia, semikimia, mekanik atau limbah kertas), pemutihan, pengambilan kembali bahan kimia dan pengeringan pulp (PT. PINDO DELI, 2007) Proses pembuatan pulp umumnya dibagi dalam beberapa tahapan yang akan dijelaskan berikut ini.
2. 3. 1. 1 Pemilihan Jenis Kayu Jenis kayu yang banyak digunakan dalam pembuatan pulp adalah:
Universitas Sumatera Utara
1. Kayu lunak (softwood), adalah kayu dari tumbuhan konifer contohnya pohon pinus. 2. Kayu keras (hard wood), adalah kayu dari tumbuhan yang menggugurkan daunnya setiap tahun. Kayu keras lebih halus dan kompak sehingga menghasilkan permukaan kertas yang halus. Kayu keras juga lebih mudah diputihkan hingga warnanya lebih terang karena memiliki lebih sedikit lignin. 3. Kayu lunak yang memiliki panjang dan kekasaran lebih besar digunakan untuk memberi kekuatan pada pulp. Pulp umumnya tersusun atas campuran kayu keras dan kayu lunak untuk mencapai kekuatan dan permukaan cetak yang diinginkan pembeli. Kayu sebagai bahan dasar dalam industri pulp mengandung beberapa komponen antara lain : 1. Selulosa, tersusun atas molekul glukosa rantai lurus dan panjang yang merupakan komponen yang paling disukai dalam pembuatan kertas karena panjang, kuat. 2. Hemiselulosa, tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang. Hemiselulosa lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam proses pulping. 3. Lignin, adalah jaringan polimer fenolik tiga dimensi yang berfungsi merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pulping kimia dan proses pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selulosa secara signifikan 4. Ekstraktif, meliputi hormon tumbuhan, resin, asam lemak dan unsur lain. Komponen ini sangat beracun bagi kehidupan perairan dan mencapai jumlah toksik akut dalam efluen industri pulp.
2. 3. 1. 2 Persiapan Kayu Bahan baku yang mengandung selulosa seperti kayu, bambu, serat kapas, bagas dan lain-lain dipotong menjadi serpihan kecil. Kulit kayu dikelupas secara mekanis atau hidraulis sebelum dicacah menjadi serpihan kayu, kemudian dicuci dan disaring untuk menghilangkan debu yang melekat.
Universitas Sumatera Utara
Efluen dari proses persiapan kayu berasal dari air bilasan kayu yang mengandung partikel halus batang kayu dan padatan terlarut. Proses ini juga menghasilkan limbah padat berupa potongan kayu tidak layak pakai dan kulit kayu yang dapat digunakan sebagai kayu bakar.
2. 3. 1. 3 Pembuburan Kayu (Pulping) Dalam proses pulping secara kimiawi ditambahkan panas dan zat kimia pada serpihan kayu yang dimasukkan ke dalam tabung bertekanan yang disebut digester. Pembuatan pulp dengan proses kraft menggunakan larutan putih (white liquor), yaitu larutan campuran sodium hidroksida dan sodium sulfida yang secara selektif akan melarutkan lignin dan membuatnya lebih larut dalam cairan pengolah. Setelah 2-4 jam, campuran antara pulp, sisa zat kimia dan limbah kayu dikeluarkan dari digester. Pulp kemudian dicuci untuk memisahkannya dari cairan hitam (sisa zat kimia dan limbah). Larutan yang mengandung serat kayu terlarut kemudian masuk ke digester dan dipanaskan. Larutan hasil pemanasan yang berwarna hitam (black liquor) dipisahkan dari pulp (brownstock) setelah proses pemanasan. Dalam batch digester, pulp (brownstock) diambil dari dasar digester tabung untuk dilanjutkan dengan pencucian. Pada digester bersinambungan, pencucian dilakukan di dalam digester untuk menghilangkan larutan lain dan mendinginkan pulp. Kraft pulping adalah proses dengan hasil rendah yaitu hanya 45% dari kayu akan menjadi pulp yang dapat digunakan. Pulp atau disebut brownstock pada tahap ini siap untuk diputihkan.
2. 3. 1. 4 Pencucian (Washing) Pencucian pulp secara efisien sangat penting dilakukan untuk memastikan kebutuhan maksimal zat kimia dalam proses pulping dan mengurangi jumlah limbah organik yang terbawa oleh pulp dalam proses pemutihan. Pulp yang kurang tercuci membutuhkan dosis zat pemutih yang lebih besar. Pencucian
pulp
dilakukan
mengikuti
masing-masing
proses
untuk
menghilangkan materi yang tidak diinginkan dalam pulp. Hasil samping berupa black liquor, debu, lignin, dan pemutih dihilangkan setelah tiap tahapan proses
Universitas Sumatera Utara
selesai. Efisiensi pencucian diukur berdasarkan tingkat kebersihan bubur kertas dan jumlah air yang digunakan untuk mencapai tingkat kebersihan tersebut.
2. 3. 1. 5 Refining Pulp melewati slot dalam piringan yang berputar untuk memisahkan gumpalan selulosa menjadi serat dan mempersiapkan pulp untuk proses pembuatan kertas. Serat dipotong dengan panjang yang seragam dan diperlakukan untuk memperbaiki ikatan dan kekuatan produk akhir kertas.
2. 3. 1. 6 Delignifikasi Oksigen Penghilangan lignin (delignifikasi) menggunakan oksigen diperlukan untuk menghilangkan sisa lignin dari brownstock yang merupakan tahap pra-bleaching. Dengan mengurangi lignin akan dihasilkan bubur kayu yang lebih putih. Oksigen dan larutan putih ditambahkan ke dalam brownstock dalam reaktor pemanas. Senyawa lignin akan lepas dan dihilangkan dengan pencucian dan ekstraksi. Oksigen delignifikasi akan mengurangi jumlah klorin yang dibutuhkan dalam proses pemutihan (bleaching).
2. 3. 1. 7 Bleaching Bleaching dilakukan dalam beberapa tahap dengan tujuan menghilangkan lignin tanpa merusak selulosa. Dalam industri pulp terdapat beberapa tahap dalam proses pemutihan. Masing-masing tahapan dijabarkan di bawah ini. •
C : tahap klorinasi, menggunakan Cl2 dalam media asam
•
E : Extraksi Alkali, untuk melarutkan hasil degradasi lignin yang terbentuk pada tahap sebelumnya dengan larutan NaOH.
•
D : Klorin dioksida, mereaksikan ClO2 dengan pulp pada kondisi asam
•
O : Oksigen, digunakan pada tekanan tinggi dan suasana basa
•
H : Hipoklorit, mereaksikan NaClO dalam media basa
•
P : Peroksida, reaksi dengan hidrogen peroksida (H2O2) dalam kondisi basa
•
Z : Ozon, menggunakan ozon (O3) dalam kondisi asam
•
X : Xylanase, Biobleaching dengan enzim murni mikroba dalam kondisi netral
Universitas Sumatera Utara
Proses bleaching biasanya melibatkan 4-6 tahap. Di beberapa industri, tahap Q (Q-stage) juga digunakan yang merupakan tahap chelation untuk menghilangkan zat anorganik sebelum pengolahan dengan peroksida. Standar industri hingga beberapa tahun lalu adalah bleaching dengan urutan CEDED yaitu tahap klorinasi yang diikuti ekstraksi alkali, pengolahan dengan klorin dioksida, ekstraksi alkali dan pengolahan akhir klorin dioksida. Proses yang lebih modern telah beralih dari penggunaan klorin (C-stage) karena menghasilkan senyawa toksik aromatik terklorinasi (dioxin dan dibenzofuran) dalam efluen instalasi bleaching, contohnya menerapkan urutan OXED yaitu menggunakan pemutih oksigen yang diikuti penerapan enzim xilanase, ekstraksi alkali dan klorin dioksida. Tahapan
dalam
bleaching
disimbolkan
dengan
DED
dimana
D
melambangkan klorin dioksida (ClO2) dan E melambangkan ekstraksi alkali. Dalam tahap ini, brownstock dicampur dengan ClO2 dalam reaktor D1 yang akan bereaksi dengan lignin. Pencucian mengikuti tahap ini untuk menghilangkan senyawa lignin yang beikatan dengan klor dari bubur kayu. NaOH ditambahkan pada aliran pulp dalam menara E dan diikuti dengan pencucian. Ekstraksi berfungsi untuk menetralisasi pulp dan memperbaiki proses pencucian sebelumnya. Menara D2 adalah tahap akhir dari proses bleaching dimana ClO2 memberikan pemutihan terakhir pada pulp. Jika proses bleaching diawali dengan delignifikasi oksigen, maka prosesnya disingkat menjadi ODED. Klorin biasanya diperoleh melalui proses elektrolisis dari NaCl yang menghasilkan Cl2 dan NaOH. NaOH yang dihasilkan dapat digunakan pada tahap E. Reaksi kimia elektrolisis dari NaCl diuraikan berikut ini : 2 NaCl + e-
2NaOH + Cl2 + H2
Klorin dioksida diperoleh dari sodium klorat dengan katalis asam sulfit. Produk lainnya adalah Na2SO4 yang dapat digunakan dalam proses kraft pulping. Reaksinya diuraikan berikut ini. NaClO3 +SO2
2ClO2 + Na2SO4
(Rini, 2002)
Universitas Sumatera Utara
2. 3. 1. 8 Pengujian terhadap Pulp 1. Bilangan Kappa Pengujian ini mengindikasikan kandungan lignin dan kemampuan pulp tersebut untuk diputihkan. Pengujian ini didasarkan kepada reaksi dengan Kalium Permanganat (KMnO4). Normalnya pulp setelah melewati tahap proses bleaching diketahui dengan cara menganalisa bilangan kappa pulp di laboratorium. 2. Viskositas Pengujian terhadap viskositas dilakukan untuk menentukan kekuatan yang dimiliki pulp. pengujian mengevaluasi derajat polimerisasi daripada selulosa atau dengan kata lain degaradasi dari serat selulosa. Pemeriksaan meliputi penentuan viskositas larutan pulp di dalam Cupraetilen Diamin atau Cuprammonium. 3. Brightness Brightness pulp diukur pada tahap yang berbeda-beda di dalam proses pemutihan sebagaimana salah satu tujuan yang palig penting dari proses pemutihan adalah untuk mencapai brightness yang spesifik terhadap pulp yang dihasilkan. Sebuah alat pengukur tingkat refleksi atau pengukur brightness digunakan di laboratorium untuk mengukur brightness, contoh pulp dibuat dalam lembaran. Jadi, nilai brightness 90 ISO artinya, pada kondisi yang standar dari cahaya dan pengamatan, suatu kekuatan memantulkan adalah, (pada panjang gelombang sebesar 457 nm) 90% dari batangan magnesium oksida. Pulp yang keluar dari tahap akhir proses pemutihan secara normal diperiksa brightnessnya.
4. Konsistensi Konsistensi yang meninggalkan menara pemutihan menuju pulp machine diukur dan dicatat oleh instrument-instrumen yang terpasang dijalur tersebut. Pengukuran
ini
adalah
untuk
dibandingkan
terhadap
pemeriksaan
laboratorium. 5. Klorin yang tersisa
Universitas Sumatera Utara
Pemeriksaan terhadap senyawa klorin yang tersisa di dalam stock pulp pada tahap klorin dioksida dilakukan untuk mengendalikan dosis bahan kimia. 6. Pengujian yang lain Tambahan terhadap pemeriksaan yang rutin ini, ada juga pengujian yang dikerjakan secara regular yang pada dasarnya untuk menjalankan pabrik secara efisien. Semua larutan kimia yang dipergunakan di pabrik diuji sewaktu-waktu secara regular yaitu menyangkut konsentrasi dan filtrat yang berasal dari alat washer tersebut diperiksa kandungan seratnya. Dissolving pulp yang diputihkan membutuhkan pengujian yang khusus untuk mempertegas spesifikasi kualitasnya. Ini termasuk analisa abu, pengujian terhadap zat-zat pengotor organik, pengujian kelarutannya terhadap alkali, pengujian reaktifitasnya dan lain-lain (Sirait, 2003).
2. 3. 2 Proses Pembuatan Pulp dari Limbah Industri Agar-agar (Gracilaria) Pada dasarnya, proses pembuatan kertas berbasis limbah indusri agar-agar hampir sama dengan proses pembuatan kertas berbasis rumput laut. Proses tersebut dibagi ke dalam beberapa tahap berikut ini. 2. 3. 2. 1 Tahap Persiapan Bahan Baku Limbah industri agar-agar terlebih dahulu dipotong-potong menjadi berbentuk chip dengan ukuran 2-3 cm secara manual dengan menggunakan pisau. Hal ini bertujuan untuk memudahkan pemasakan dan penyeragaman penetrasi larutan pemasak ke dalam chip. Potongan-potongan tersebut kemudian dijemur hingga mencapai kadar air kering udara sekitar 15-20%. Penentuan kadar air dilakukan dengan menggunakan metode oven pada suhu 105oC hingga diperoleh berat konstan. Nilai kadar air diperlukan untuk menetapkan persentase bahan kimia yang akan digunakan dalam pemasakan. Perhitungan kadar air dilakukan dengan menggunakan rumus: Kadar Air (%) =
A-B ×100 % B
Universitas Sumatera Utara
2. 3. 2. 2 Pemasakan Bahan Baku Pemasakan bahan baku dilakukan dalam rotary digester mini dengan tekanan 9-10 atm serta suhu pemasakan 100OC. Pemasakan tersebut dilakukan dengan menggunakan NaOH 2% b/b terhadap bobot kering oven serat limbah industri agaragar. Waktu yang digunakan dalam pemasakan ini adalah selama 1 jam dengan perbandingan limbah industri agar-agar dan larutan pemasak 1:8. Setelah pemasakan, pulp dicuci dengan menggunakan air bersih sehingga bebas dari larutan pemasak dan bahan-bahan yang tidak diinginkan (ditandai dengan air cucian dalam keadaan netral atau pH 6-7). Pulp yang masih menggumpal atau belum sempurna penguraiannya, disempurnakan penguraian seratnya dengan menggunakan alat desindrator selama 15 menit. Bahan pulp dari hasil penguraian tersebut kemudian dimasukkan pada penyaring hidrolik berukuran 60 mesh dan ditampung dengan penyaring berukuran 80 mesh, kemudian dikeluarkan airnya dengan menggunakan centryfuge.
2. 3. 2. 3 Penentuan Rendemen Pemasakan Pulp hasil pemasakan diturunkan kadar airnya dan ditimbang bobotnya (C), kemudian diambil sampel dan ditimbang bobotnya (B), lalu dikeringkan dalam oven hingga beratnya konstan (A). Jika berat kering oven limbah industri agar-agar adalah D maka rendemen pemasakannya dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini. R (%) =
(A : B) × C ×100 % D
Keterangan: R = Rendemen Pemasakan (Jaelani et al, 2010)
2. 4 Bleaching 2. 4. 1 Bleaching secara Umum Bleaching merupakan suatu rangkaian proses akhir yang sangat penting dalam proses produksi pulp. Secara definisi, bleaching adalah memindahkan atau menghilangkan warna dari residu lignin dari kimia pulp untuk meningkatkan brightness, mempertahankan kestabilan brightness, kebersihan, dan sifat-sifat lain
Universitas Sumatera Utara
yang tidak diinginkan, dengan syarat bisa mempertahankan kekuatan selulosa dan daerah karbohidrat dalam pulp dari serat yang tidak diputihkan (Saputra, 2008) Bleaching pulp harus menggunakan bahan kimia yang bersifat reaktif untuk melarutkan sisa lignin yang ada di dalam pulp agar diperoleh derajat putih yang tinggi. Namun harus dijaga agar penggunaan bahan kimia tersebut tidak menyebabkan kerusakan selulosa yang lebih besar dan pencemaran lingkungan yang berbahaya. Bahan kimia yang digunakan dalam proses pemutihan terbagi menjadi dua macam yaitu (Batubara, 2006) : 1. Oksidator Oksidator berfungsi untuk mendegradasi dan menghilangkan lignin dari gugus kromofor. Oksidator yang sering digunakan adalah khlor (C), Oksigen (O), Hipoklorit (H), Klordioksida (D), Peroksida (P), Ozon (Z), dan Nitrogen dioksida (N). 2. Alkali Alkali berfungsi untuk mendegradasi lignin dengancara hidrolisa dan melarutkan gugus gula sederhana yang masih bersatu dalam pulp. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi proses pemutihan antara lain (Batubara, 2006) : 1. Konsentrasi Reaksi lebih dapat ditingkatkan dengan menambah konsentrasi pemutih 2. Waktu reaksi Pada umumnya perlakuan bahan kimia pemutih terhadap pulp akan menjadi lebih reaktif dengan memperpanjang waktu reaksi. Namun waktu reksi yang terlalu lama juga akan merusak rantai selulosa dan hemiselulosa. 3. Suhu Peningkatan suhu mengakibatkan terjadinya peningkatan pada reaksi pemutihan. Penentuan suhu bervariasi tergantung pada jenis bahan kimia pemutih yang digunakan. Suhu pemutihan biasanya berkisar antara 20 – 110OC
Universitas Sumatera Utara
4. pH pH mempunyai pengaruh yang sangat vital terhadap semua proses pemutihan. Nilai pH tergantung pada bahan pemutih yang digunakan.
Proses pemutihan diaplikasikan menggunakan beberapa tahap (multitahap) untuk memperoleh pulp yang memiliki derajat putih yang sangat tinggi dan stabil. Proses pemutihan dengan multitahap merupakan sebuah metode pemurnian pulp dengan cara menambahkan bahan kimia pemutih dan pemurni dalam beberapa tahap ang dipisahkan dengan perlakuan pencucian dengan air atau alkali diantaranya, dimana hasil reaksi akan dikeluarkan dalam perlakuan pencucian. Di dalam proses pemutihan menggunakan beberapa tahap, beragam kotoran di dalam serat dikeluarkan sedikit demi sedikit dan tampak menyebabkan kerusakan yang serius pada serat. Proses-proses itu diantaranya adalah (Smook, 1989) : Chlorination (C)
: reaksi dengan klorin dalam suasana asam
Alkaline Extraction (E)
: reaksi pelarutan produk dengan NaOH
Hypochlorite (H)
: reaksi dengan hypochlorite dalam larutan alkali
Peroxide (P)
: reaksi dengan peroxide dalam suasana alkali
Oxygen (O)
: reaksi dengan oksigen pada tekanan tinggi dalam suasana alkali
(DC) atau (CD)
: campuran chlorine dan chlorine dioxide dalam suasana asam
2. 4. 1. 1 Proses Bleaching dengan Oksigen (O) Proses oksidasi merupakan reaksi pokok dalam pemutihan yang bertujuan untuk menghilangkan lignin sehingga oksigen dapat digunakan sebagai bahan pengoksidasi paling mudah dan paling murah untuk proses pemutihan. Namun karena oksigen bukan untuk mendegradasi lignin yang selektif maka pulp kimia tidak dapat diputihkan hanya dengan oksigen untuk memperoleh derajat putih yang tinggi tanpa merusak polisakarida, yang pada akhirnya akan menghasilkan sifat-sifat kekuatan yang sangat jelek.
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan oksigen sebagai pemutih memiliki keuntungan antara lain pengurangan pemakaian gas klor atau klordioksida sehingga masalah pencemaran dapat dicegah seminimal mungkin. Bleaching dengan oksigen berlangsung pada temperatur 90-110oC selama 60120 menit dengan konsistensi rendah hingga sedang (3-17 %). Pertimbangan pemutihan oksigen pada konsistensi sedang didasarkan pada teknik industrinya yang lebih mudah dan selektivitas kelarutan lignin yang lebih tinggi (Batubara, 2006). Kondisi proses bleaching dengan oksigen (Priti, 2008) : Konsistensi pulp
: 10 %
NaOH
: 2,0 %
Hidrogen peroksida
: 0,5 %
Tekanan oksigen
: 0,6 MPa
Temperatur proses
: 90oC
Waktu proses
: 60 menit
Tabel 2. 6 Kondisi Operasi Delignifikasi Oksigen Mixed Tropical Hardwood Parameter
Mixed Tropical Hardwood
Temperatur, oC
87-90
O2 charge, kg/ADT
14-17
NaOH charge, kg/ADT
16-18
pH
10,8-11,0
Konsistensi, %
12
Waktu reaksi, menit
120
Starting kappa number
13-14
(Priti, 2008)
2. 4. 1. 2 Proses Bleaching dengan Ozon (Z) Gas ozon dapat mengoksidasi semua ikatan rangkap pada semua gugus alifatik dan aromatik. Gas ozon merupakan gas yang tidak stabil dan dapat berubah secara perlahan-lahan pada temperatur ruangan dan tekanan atmosfir. Selektifitas gas ozon lebih tinggi apabila dilarutkan dalam asam asetat jika dibandingkan dengan air. Keuntungan pemutihan dengan gas ozon di dalam air antara lain : bahan pemutih yang baik, waktu reaksi yang pendek, temperatur pemutihan yang rendah
Universitas Sumatera Utara
dan tanpa tekanan serta tidak terjadi pencemaran lingkungan. Sementara kerugian pemutihan dengan menggunakan gas ozon adalah kerusakan karbohidrat di dalam pelarut air relatif lebih besar akan tetapi dapat diatasi dengan pelarut asam asetat, biaya produksi untuk pembuatan generator ozon relatif mahal, kulit dan sisa-sisa kayu tidak termasak menyebabkan derajat bersih kertas menurun (Batubara, 2006).
2. 4. 1. 3 Proses Bleaching dengan Menggunakan Peroksida (P) Peroksida tidak hanya digunakan untuk memutihkan pulp mekanik tetapi juga digunakan dalam serangkaian tahap pemutihan pada industri pulp kimia. Bahan kimia ini sering digunakan pada tahap akhir rangkaian proses pemutihan dan menghasilkan peningkatan derajat putih dan stabilitas pada pulp tanpa mengalami penurunan rendemen dan lignin yang signifikan. Umumnya tahap peroksida menggunakan bahan kimia berupa natrium peroksida (Na2O2), hidrogen peroksida (H2O2) atau kombinasi keduanya (Batubara, 2006). Hidrogen peroksida termasuk zat oksidator yang bisa digunakan sebagai pemutih pulp yang ramah lingkungan. Di samping itu, hidrogen peroksida juga mempunyai beberapa kelebihan antara lain pulp yang diputihkan mempunyai ketahanan yang tinggi serta penurunan kekuatan serat sangat kecil. Pada kondisi asam, hidrogen peroksida sangat stabil, pada kondisi basa mudah terurai. Peruraian hidrogen peroksida juga dipercepat oleh naiknya suhu. Zat reaktif dalam sistem pemutihan dengan hidrogen peroksida dalam suasana basa adalah perhydroxyl anion (HOO-) (Dence and Reeve, 1996). Hidrogen Peroksida didalam air akan terurai menjadi ion H+ dan OOH-. Ion OOH- ini merupakan oksidator kuat yang berperan pada proses pemutihan pulp karena zat warna lama atau pigmen alam yang merupakan senyawa organik yang mempunyai ikatan rangkap dapat dioksidasi menjadi senyawa yang lebih sederhana atau direduksi menjadi senyawa yang mempunyai ikatan tunggal, sehingga dihasilkan pulp putih (Andra, 2007). Jumlah hidrogen peroksida yang dikonsumsi untuk proses bleaching dalam suasana basa adalah 40%-75% berat kering pulp (Lachenal et al, 1991). Keuntungan lain dari penggunaan peroksida sebagai bahan pemutih adalah kemudahan dalam penanganan dan penerapan serta menghasilkan produk yang relatif
Universitas Sumatera Utara
tidak beracun dan tidak berbahaya. Namun kekurangannya adalah harga bahan kimia peroksida dan bahan aditifnya yang masih tinggi (Batubara, 2006). Tabel 2. 7 Dosis NaOH Optimum untuk Berbagai Variasi Dosis H2O2 dalam Proses Pemutihan Kraft Pulp Dosis H2O2 (% berat kering pulp)
Dosis NaOH (% berat kering pulp)
1
2 – 2,5
1,5
2–3
2
2–3
3
2,5 – 3,5
4
3-4
Kondisi Operasi : Temperatur 90oC ; 2 jam ; konsistensi 10% - 15% (Dence dan Reeve, 1996)
2. 4. 1. 4 Proses Bleaching dengan Menggunakan Klorin Dioksida Klorin dioksida telah menjadi bahan kimia pemutih yang sering digunakan sebagai pengganti klorin. Bahan kimia ini memiliki selektivitas yang tinggi untuk mengoksidasi struktur kromofor yang menjadikan tahap ini sering diletakkan pada tahap permulaan dari serangkaian tahap bleaching. Klorin dioksida mengalami pertukaran elektron dengan cepat menjadi klorit dalam larutan asam dan netral. Senyawa ini dapat terurai dalam kondisi keasaman dan suhu yang tinggi. Reaksi dekomposisi klorin dioksida dikatalisasi dengan beragam senyawa seperti senyawa karbonat atau lainnya. Klorin dioksida terkonversi menjadi ion klorit dengan bantuan senyawa pereduksi, seperti hidrogen peroksida, asam sulfat, arsenit, iodida dan lainlain. Jika menggunakan hidrogen peroksida, senyawa ini mudah membentuk ion hidroperoksi dan menjadi reaktif. Maka dipilih senyawa asam sulfat yang lebih aman dan menjadi bagian penting dalam proses bleaching dengan tahap klorin dioksida. Dengan pH yang rendah dapat meningkatkan konversi klorin dioksida menjadi ion klorit dan klorida Hasil yang diperoleh dari tahapan klorin dioksida adalah kecerahan yang dapat mencapai 90% ISO (untuk lebih dari 2 tahap D), faktor kappa ± 0,22 pada konsistensi 10 % (Sixta, 2006).
Universitas Sumatera Utara
2. 4. 2 Proses Bleaching pulp dari Rumput Laut Merah Sebelum proses bleaching, ampas didapat dengan mengekstraksi rumput laut sehingga terpisah antara agar-agar dan ampas. Pada proses bleaching, digunakan dua bahan pemutih. Tahap yang pertama yaitu klorin dioksida dan untuk tahap kedua yaitu hidrogen peroksida. Untuk tahap pertama, digunakan klorin dioksida aktif 5% berat kering rumput laut pada pH 3,5. Temperatur, waktu tinggal dan pH yang digunakan adalah masing-masing 80oC, 60 menit dan 3,5. pH dikontrol dengan penambahan asam sulfat. Pada tahap kedua, digunakan hidrogen peroksida 5% berat kering pulp. Temperatur, waktu tinggal dan pH yang digunakan adalah masingmasing 80oC, 60 menit dan 12. pH dikontrol dengan penambahan Natrium hidroksida. Tahap kedua diulang sampai mendapat kecerahan pulp lebih dari 80%. Digunakan dua jenis rumput laut merah (G. amansii, dimana ditemukan di pulau Jeju, Republik Korea Selatan dan G. corneum, diimpor dari Maroko dalam kondisi kering). Tabel 2. 5 dan 2. 6 menunjukkan kondisi ekstraksi dan bleaching yang terjadi dari penggunaan kedua jenis rumput laut tersebut. Tabel 2. 8 Kondisi Ekstraksi Rumput Laut Merah Jenis Rumput Laut
Gelidium corneum
Gelidium amansii
Bahan Kimia
Temperatur (oC) Ampas (%)
Ekstrak (%)
Tanpa bahan
120
43,93
35,2
kimia
140
35,76
51,25
Asam Sulfat
120
40,44
47,66
5%
140
37,56
46,58
Tanpa bahan
120
33,92
31,83
kimia
140
33,34
49,36
Asam Sulfat
120
45,31
27,54
5%
140
33,99
52,21
Tabel 2. 9 kondisi Bleaching dan bagian ampas pada rumput laut merah Jenis Rumput
Temperatur o
Laut Gelidium corneum
( C)
Hasil setelah
Hasil setelah
ekstraksi (%)
bleaching I (%)
Pengulangan Hasil akhir H2O2
(%)
120
43,93
29,86
2
10,43
140
35,76
32,28
4
9,46
120
40,44
29,79
2
9,54
Universitas Sumatera Utara
140
37,56
30,65
4
8,54
120
33,92
25,85
3
10,46
Gelidium
140
33,34
26,27
4
8,63
amansii
120
45,31
25,33
2
8,85
140
33,99
25,23
4
7,62
(Seo et al, 2009)
2. 4. 3 Variabel Proses Bleaching 2. 4. 3. 1 Konsentrasi Pemutih Dosis bahan pemutih yang digunakan pada proses bleaching berpengaruh secara langsung terhadap derajat putih pulp. peningkatan konsetrasi zat pemutih menghasilkan kenaikan derajat putih yang signifikan.
2. 4. 3. 2 derajat Keasaman (pH) Derajat keasaman (pH) merupakan variabel yang penting dalam proses bleaching di tiap tahap. Contohnya pada proses bleaching hidrogen peroksida (H2O2). Pada tahap ini, konsentrasi alkali sangat berpengaruh. Jika konsentrasi NaOH terlalu rendah H2O2 tidak akan berfungsi dengan efektif, tetapi bila terlalu tinggi, laju dekomposisi H2O2 akan melampaui laju reaksi proses bleaching sehingga akan menurunkan derajat putih. Pada pH yang terlalu rendah, konsentrasi anion perhidroksil tidak cukup untuk meningkatkan derajat putih. Pada tahap peroksida, reaksi pemutihan berlangsung pada pH 10-11 (Dence dan Reeve, 1996). Proses pemutihan pulp menggunakan H2O2 akan menghasilkan derajat putih yang maksimum bila disertai dengan penambahan dosis alkali (NaOH) yang optimum.
2. 4. 3. 3 Temperatur dan Waktu Temperatur dan waktu reaksi proses pemutihan sangat erat hubungannya dengan derajat putih dan kualitas pulp. pengurangan waktu tinggal reaksi dapat dilakukan dengan peningkatan temperatur dan sebaliknya derajat putih yang sama dapat dicapai dengan temperatur yang lebih rendah dan waktu tinggal reaksi yang
Universitas Sumatera Utara
lebih lama. Temperatur yang tinggi dapat merusak kualitas pulp dan menurunkan derajat putih (Ulia, 2007).
2. 4. 3. 4 Konsistensi Konsistensi adalah persentase berat pulp kering dalam bubur pulp (pulp basah). Konsistensi pulp berpengaruh terhadap derajat putih dan konsumsi bahan pemutih pulp. untuk mencapai derajat putih yang sama, proses pemutihan pulp dengan konsistensi yang rendah membutuhkan bahan pemutih yang lebih banyak daripada pulp yang berkonsistensi lebih tinggi (Dence dan Reeve, 1996).
2. 5 Deskripsi Proses Proses pembuatan pulp pada pra-rancangan pabrik pembuatan pulp dari limbah agar-agar ini pada dasarnya hanya menggunakan proses bleaching saja, yaitu proses bleaching pulp dari rumput laut merah. Adapun beberapa tahapan dalam proses pengolahan limbah agar-agar menjadi pulp berikut ini. 2. 5. 1 Persiapan bahan baku Pada awal proses dilakukan persiapan bahan baku seperti limbah padat agaragar yang akan diolah menjadi pulp dengan derajat putih yang tinggi. Kemudian selanjutnya limbah agar-agar yang berbentuk gumpalan dilewatkan pada conveyor (J-101). Kemudian limbah agar-agar diperkecil ukurannya (dicacah) menggunakan screw conveyor (J-102) dan diteruskan ke tahap bleaching menggunakan elevator (J211).
2. 5. 2 Proses Bleaching 2. 5. 2. 1 Klorin Dioksida (D) Proses awal berlangsung pada mixer (M-210) dimana limbah agar-agar yang telah dicacah, klorin dioksida, H2SO4 dan air dialirkan ke dalam mixer untuk dicampur. Kemudian campuran tersebut dialirkan ke dalam reaktor (R-220) yang diatur temperaturnya sebesar 80oC dan tekanan operasi 1 atm. Klorin dioksida yang digunakan dengan jumlah 5% berat kering limbah dan H2SO4 3,5% berat kering limbah. Proses berlangsung selama 1 jam dengan pH slurry di dalam reaktor 3,5 dan konsistensi pulp 10% (Seo et al, 2010 ; .
Universitas Sumatera Utara
Pada tahap bleaching klorin dioksida ini, klorin dioksida (ClO2) habis terkonsumsi pada tahap bleaching dimana 20 % wt diantaranya menjadi klorat sedangkan sisanya mengoksidasi lignin (Dence & Reeve, 1998). R
R 2ClO2
OH
H2O
HClO2
OCH3
2ClO2
H 2O
HClO
2HClO2
COOH
HClO2 2ClO2
HClO
COOCH3
HClO3 H2O
HCl
Gambar 2. 1 Reaksi yang terjadi pada bleaching tahap klorin dioksida (Svenson, 2006)
2. 5. 2. 2 Hidrogen peroksida (P) Pada bleaching tahap terakhir ini diawali dengan dialirkannya pulp hasil proses bleaching tahap I yang telah dicuci dengan Wash Vacuum Filter (H-222) menggunakan air proses, Hidrogen peroksida, larutan NaOH dan air ke dalam mixer (M-320) untuk dicampur. Kemudian campuran tersebut dialirkan ke dalam reaktor (R-330) yang telah diatur temperaturnya sebesar 80oC dengan tekanan 1 atm. Proses ini berlangsung selam 1 jam dengan kebutuhan NaOH dan hidrogen peroksida masing-masing sebanyak 3,5% dan 5%. Untuk tahap bleaching hidrogen peroksida diperlukan konsistensi pulp sebesar 10%-15% dan besar pH adalah 12 (Dence dan Reeve, 1996 ; Seo et al, 2010). Pada tahap bleaching hidrogen peroksida ini, jumlah hidrogen peroksida yang dikonsumsi untuk proses bleaching dalam suasana basa adalah 40%-75% berat kering pulp (Lachenal et al, 1991).
O
H H 2O 2
3H2O
CH3COOH
O
CH3OH
H2O
C
OCH3
R
COOH C
R
COOH
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 2 Reaksi yang terjadi pada tahap bleaching hidrogen peroksida (Henrikkson et al, 2009)
2. 5. 3 Unit Pencucian Akhir Setelah melewati tahap bleaching yang terakhir kemudian bleached pulp dimasukkan ke dalam unit pencucian (H-332) yang bertujuan agar bleached pulp yang dihasilkan bersih dari sisa bahan kimia pemucat sehingga lignin yang terkandung di dalamnya ikut keluar bersama air dan untuk mencuci bahan bleached pulp yang telah dibleaching dari sisa-sisa bleaching. Dan kemudian pulp dilewatkan pada compact press (S-410) untuk mengurangi kadar air juga pada tunnel dryer (A420). Dan akhirnya pulp didinginkan menggunakan blow box (A-430) sehingga akan dihasilkan bleached pulp dengan derajat keputihan yang tinggi. Derajat putih yang dihasilkan adalah 90% dan konsistensi 92% (Seo et al, 2010 ; Amraini et al, 2009).
2. 6
Sifat Bahan
2. 6. 1 Limbah Agar-agar Fungsi : Sebagai bahan yang akan dibleaching 1. Berbentuk gumpalan berwarna putih kecoklatan 2. Tidak berbau 3. Tidak larut dalam air 4. Kandungan selulosa
: 45,9%
5. Rumus molekul
: (C6H10O5)n
(Jaelani et al, 2010)
2. 6. 2 Klorin Dioksida (ClO2) Fungsi : Sebagai bahan kimia pada tahap bleaching klorin dioksida (D) 1. Berat molekul
: 67,45 g/mol
2. Massa jenis
: 3.01 g/cm3
3. Titik leleh
: -59oC
4. Titik didih
: 11oC
5. Entalpi standar
: + 104,60 kJ/mol
6. Entropi standar molar
: 257,22 J/K.mol
Universitas Sumatera Utara
(wikipedia2, 2009)
2. 6. 3 Air (H2O) Fungsi : sebagai bahan dalam proses bleaching dan washing 1. Berat molekul
: 18,016 gr/gmol
2. Titik lebur
: 0°C (1 atm)
3. Titik didih
: 100°C (1 atm)
4. Densitas
: 1 gr/ml (4°C)
5. Spesifik graviti
: 1,00 (4°C)
6. Indeks bias
: 1,333 (20°C)
7. Viskositas
: 0,8949 cP
8. Kapasitas panas
: 1 kal/gr
9. Panas pembentukan
: 80 kal/gr
10. Panas penguapan
: 540 kal/gr
11. Temperatur kritis
: 374°C
12. Tekanan kritis
: 217 atm
(Perry dan Green, 1997)
2. 6. 4 Asam Sulfat (H2SO4) Fungsi : Sebagai pengatur suasana asam pada tahap bleaching Klorin Dioksida (D) 1. Berat molekul
: 98,08 g/mol
2. Massa jenis
: 1,84 g/cm3
3. Titik leleh
: 10oC
4. Titik didih
: 337oC
5. Viskositas
: 26,7 cP
(Wikipedia1, 2009)
2. 6. 5 Hidrogen Peroksida (H2O2) Fungsi : Sebagai bahan kimia dalam proses bleaching tahap peroksida (P) 1. Berat molekul
: 34,0147 gr/gmol
2. Titik lebur
: -0,43°C (1 atm)
Universitas Sumatera Utara
3. Titik didih
: 150,2°C (1 atm)
4. Densitas
: 1,463 gr/cm3
5. Moment dipol
: 2,26
6. Indeks bias
: 1,34
7. Viskositas
: 1,245 cP (20oC)
8. Panas pembentukan
: -4,007 kJ/gr
9. Kapasitas Panas
: 2.619 J/g K
(Wikipedia, 2010)
2. 6. 6 Natrium Hidroksida (NaOH) Fungsi : Sebagai pengatur suasana basa pada tahap bleaching Peroksida (P) 1. Berat molekul
: 39,9971 g/mol
2. Massa jenis
: 2,1 g/cm3
3. Titik leleh
: 318oC (591 K)
4. Titik didih
: 1390oC (1663 K)
5. Kelarutan dalam air
: 111 gr/100 ml (20oC)
6. Kebasaan (pKb)
: -2,43
3
(Wikipedia , 2009)
xiv
Universitas Sumatera Utara
FC LI
TT-102
KETERANGAN GAMBAR J-101
TT-101 TT-102 TT-103 TT-104 TT-105 TT-106 C-101 C-102 C-103 C-201 C-202 C-203 J-101 J-102 J-103 J-104 J-105 J-106 J-107 J-201 M-101 M-102 M-103 R-101 R-102 WVP-101 WVP-102 CP-201 DE-201 BB-201 JB-201
FC
LI
TT-103 J-102 FC
LI
TT-104 J-103 TT-105 C-103
Air Proses
FC
Steam
Superheated 150oC ; 101,325 kPa 12
11 2
15
LI
FC
3
M-103
14 FC
18
5
J-106
6
13
FC
1
8 PI
C-102
PI
16
TC
TC
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Gudang penyimpanan limbah agar-agar Tangki penyimpanan ClO2 Tangki penyimpanan H2SO4 Tangki penyimpanan H2O2 Tangki penyimpanan NaOH Gudang penyimpanan pulp Screw conveyor pencacah limbah agar-agar Elevator pengangkut limbah agar-agar Conveyor NaOH Conveyor compact press Conveyor tunnel dryer Conveyor blow box Pompa ClO2 Pompa H2SO4 Pompa H2O2 Pompa ke Reaktor ClO2 Pompa ke Mixer H2O2 Pompa larutan NaOH Pompa ke Reaktor H2O2 Pompa ke Compact press Mixer I Mixer II Dilution tank NaOH Reaktor ClO2 Reaktor H2O2 Washer vacuum filter I Washer vacuum filter II Compact Press Tunnel dryer Blow box Blower
4 10
FC
LI
TT-101
PC
FC LI FC
M-101
23
LI
FC
TC
LI
C-101
R-101 FC FC
J-104
M-102
R-102 J-107
FC
FC
20
17 7
J-105
WVP-101
WVP-102
J-201
25
22 CP-201
TT-106
24
E-65
C-201
BB-201
C-202
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
C-203
DE-201 TC
9
19 21
FLOWSHEET PABRIK PEMBUATAN PULP DARI LIMBAH AGAR-AGAR
JB-201
PRA-RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PULP DARI LIMBAH AGAR-AGAR KAPASITAS PRODUKSI 87600 KG/HARI Tanggal
Skala : Tanpa Skala
Digambar
Steam sisa Diperiksa/ Disetujui
Limbah Cair
Nama NIM
: Silvia Nova : 08 0405 075
1. Nama : Dr. Ir. Rosdanelli Hsb, MT NIP : 19680808 199403 2 003 2. Nama : Ir. Renita Manurung, MT NIP : 19681214 199702 2 002
Universitas Sumatera Utara
Tanda Tangan