ORASI PURNA TUGAS PENELITI UTAMA CAPAIAN HASIL LITBANG BIDANG PENGOLAHAN HASIL HUTAN

6/19/2014

ORASI PURNA TUGAS PENELITI UTAMA CAPAIAN HASIL LITBANG BIDANG PENGOLAHAN HASIL HUTAN TEKNOLOGI PENGOLAHAN BAHAN BERSERAT LIGNO-SELULOSA MENJADI PULP & PRODUK TURUNANNYA BERINDIKASI RAMAH LINGKUNGAN, HEMAT ENERGI & IKUT MELESTARIKAN SUMBER DAYA ALAM STATUS & MASA DEPAN DI INDONESIA

HAN ROLIADI KEMENTERIAN KEHUTANAN BADAN PENELITIAN & PENGEMBANGAN KEHUTANAN PUSAT PENELITIAN & PENGEMBANGAN KETEKNIKAN KEHUTANAN DAN PENGOLAHAN HASIL HUTAN JOGYAKARTA 2014

SISTEMATIKA ISI A. PERJALANAN KARIER MENCAPAI JENJANG PENELITI UTAMA / IVE & HAL-HAL TERKAIT B. REVIEW HASIL LITBANG C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN & DITERUSKAN E. HARAPAN PADA GENERASI SEKARANG & YANG AKAN DATANG UCAPAN TERIMA KASIH

1

6/19/2014

A. PERJALANAN KARIER MENCAPAI JENJANG PENELITI UTAMA / IVE & HAL-HAL TERKAIT

A. Perjalanan - Riwayat Jabatan Fungsionil No

Jabatan Fungsional

Jabatan Fungsional

1

Juli 1973- Juli 1976

Tenaga Honorer

2

Juli 1976 – September 1980

Calon Peneliti

3

1 September 1980 s/d 10 Januari 1983

Asisten Peneliti

4

10 Januari 1983 s/d 1 Mei 1992

Asisten Peneliti Muda

5

1 Mei 1992 s/d 1 Januari 2000

Ajun Peneliti Muda

6

1 Januari 2000 s/d 1 April 2003

Ajun Peneliti Madya

7

1 April 2003 s/d 1 Januari 2005

Peneliti Muda

8

1 Januari 2005 s/d 30 Nopember 2006

Peneliti Madya

9

30 Nopember 2006 s/d 1 Agustus 2009

Peneliti Madya Gol. IV/C

10

1 Agustus 2009 s/d 1 Agustus 2012

Peneliti Utama Gol. IV/D

11

1 Agustus 2012 s/d sekarang

Peneliti Utama Gol IV/E

2

6/19/2014

A. Perjalanan - Riwayat Kepangkatan Golongan No Kepangkatan Golongan

Golongan Kepangkatan

1

1 Juli 1973 s/d 1 Juli 1976

Tenaga Honorer

2

1 Juli 1976 s/d 1 Maret 1977

CPNS / III-A

3

1 Maret 1977 s/d 1 April 1980

Penata Muda

4

1 April 1980 s/d 1 April 1988

Penata Muda Tkt – I

5

1 April 1988 s/d 1 Oktober 2001

Penata III / C

6

1 Januari 1994 s/d 31 Agustus 1997

Graduate Research Assistant pada Louisiana State University, Baton Rouge, LA (USA)

7

1 Oktober 2001 s/d 10 Juni 2004

Penata Tkt – I

8

10 Juni 2004 s/d 1 April 2006

Pembina / IV A

9

1 April 2006 s/d 1 Desember 2006

Pembina / IV B

10 1 Desember 2006 s/d 1 Agustus 2009

Pembina / IV C

11 1 Agustus 2009 s/d 1 Agustus 2012

Pembina Utama Madya / IV D

12 1 Agustus 2012 s/d sekarang

Pembina Utama / IV E

A. Perjalanan - Riwayat Pendidikan No Pendidikan

Institusi Pendidikan / Lokasi

Jurusan

1

SDN

Kramatjati, Pasarebo, 1961

-

2

SLTP


-

3

SLTA


-Pasti Alam

4

S1 (IR.)

Institut Pertanian Bogor, Fakultas Mekanisasi & Teknologi Hasil Pertanian (Fateta), Bogor (1968 – 1974)

-Teknologi Kayu dan Bahan Serat

Institut Pertanian Bogor Fakultas Pasca Sarjana, Bogor (1978 – 1981)

-Statistika Terapan: Bidang Teknologi Hasil Hutan

5a S2 (MS)

5b S2 (M.Sc) University of Washington / University of Minnesota, USA (1984 – 1992)

-Pulp & Paper Science / Wood Chemistry

6 S3 (Ph.D) Louisiana State University / -Wood Science & Colorado State University, USA Technology (1994 – 1997)

3

6/19/2014

B. REVIEW HASIL LITBANG

B. REVIEW -Teknologi pengolahan bahan berserat ligno-selulosa  menghasilkan pulp (bahan ½ jadi)  bahan jadi: a.l. kertas/karton, papan serat (insulation board, MDF, hardboard), & turunan selulosa lain (dissolving pulp  rayon/sutra tiruan, selulosa asetat, selulosa nitrat, selulosa fosfat, carboxymethyl cellulose -Bahan berserat ligno-selulosa untuk pulp & produk turunannya: =Serat virgin: kayu (±90% ), non-kayu (ampas tebu, merang padi, bambu, tandan kosong kelapa sawit, pelepah nipah, serat abaka, rumput laut) =Serat sekunder (kertas bekas) -Serat sintetis  pesaing serat ligno-selulosa  (karena proses pembentukannya alami)  lama  serat sintetis  sifat terbarukan (renewability) ? & keramahan proses ?

4

6/19/2014

B. REVIEW Definition: -Pulp = Ensemble of separate & indvidual ligno-cellulosic fibers -Ligno-cellulosic fiber stuffs = raw material for pulp  wood & non-wood items (e.g. rice straws, bamboo, sugar-cane bagasse, empty-oil palm bunches, hemp (banana’s abaca fibers), sea weeds, sisal, waste paper, & sludge. -Pulping = Process  wood (or other ligno-cellulosic fiber stuffs)  to be converted into separate fibrous mass (pulp)  by rupturing the bond between fibers  the bonding compounds  predominantly lignin -Chemical composition of wood & other ligno-cellulosic fiber stuffs: =Fiber-cell constituents: i.e. cellulose, hemicellulose, & lignin =Non-fiber constituents: e.g. extraneous compounds (resin, exudate, fat/oils, volatile/essential oils, etc), ash (inorganic elements)

Definition (continued):

B. REVIEW (Cont’d)

-Pulp  Usually linked to paper/paperboard items  (distinction between paper & paperboard  as commonly adopted  lay in their thickness & basis weight)  thickness <0.3 mm & basis weight <224 g/m2 = paper & thickness >0.3 mm & basis weight >224 g/m2 = paperboard  Actually: pulp = just half-finished products  Paper/paperboard = only one type of the several pulp-finished products -Other pulp-finished products (also from the further pulp processing):  Fiberboard  e.g. insulation stuffs, sheathing wall, sound-dampening wall, furniture, interior vehicles, & light-to-heavy structures, = insulation board, MDF (medium-density fiberboard) & hardboard Dissolving pulp (high-purity cellulose stuff) for e.g. =Rayon (artificial silk, derived from vegetation fibers)  expected substitute for natural silk  from animal fibers  silk caterpillar =Cellulose nitrate  ingredient for explosives (gun, dynamite) & nail polisher ingredient =Cellulose acetate  for X-ray film, photography, plastics for dolls & other children toys =Cellulose phosphate  for fire/flame-inhibiting agent & textile ingredient

5

6/19/2014

B. REVIEW (Sambungan) -Produksi & Konsumsi pulp/kertas/papan serat/produk turunan lain  di Indonesia  meningkat  // tingkat kemajuan bangsa & pertambahan penduduk. -Konsumsi pulp/kertas/karton/produk turunannya  salah satu ukuran kemajuan bangsa (2013: USA = 324 kg/kapita; Canada = 250 kg, Japan = 242 kg, Singapore = 180 kg; Korea = 160 kg; Malaysia = 106 kg; Indonesia = 32.6 kg/kapita  urutan ke 13) -Suatu saat kebutuhan pulp/kertas/produk turunan lain Indonesia  tidak dapat dipenuhi hasil olahan bahan serat konvensional (kayu hutan alam)  krn potensi semakin langka & terbatas  berakibat eksploitasi hutan berlebihan  pembalakan liar  degradasi hutan & kerusakan lingkungan  usaha mengurangi ketergantungan pada bahan serat konvensional (e.g. kayu hutan alam)  perlu diintrodusir bahan serat alterantif  potensinya berlimpah & belum banyak dimanfaatkan

B. REVIEW (Sambungan) -Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku, air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah -Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan: Pasokan bahan berserat ligno-selulosa = 2 ton (berat kering) = ±4 m3 (kayu)

Pengolahan menjadi pulp/produk turunannya

Limbah/Pencemaran -Polusi udara (air pollution) -Polusi aliran (stream pollution) -Limbah padat (solid waste) -Bising suara (noise pollution)

Bahan kimia utama (e.g. NaOH + Na2S)  merubah bahan serat  pulp (tak masalah  bhn kimia bisa didaur ulang) Bahan pembantu -Air = 200-300 kiloliter -Energi listrik = 400-1000 KWH -Energi panas = 4-8 GJ

-Di Indonesia  Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam

-Pemecahan diperlukan  Selain Introduksi bahan serat alternatif;  perlu pula: Modifikasi & teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah lingkungan); Hemat energi; Ikut melestarikan sumber daya alam & Kualitas produk pulp/turunannya tetap terjaga

6

6/19/2014

B. REVIEW (Sambungan) Aspek Sifat Dasar -Mencakup, a.l. = Berat jenis, rendah, sedang, & tinggi = Anatomi: kayu daun jarum, kayu daun lebar (dikotil), dan serat non-kayu (monokotil) = Komposisi kimia: selulosa, hemiselulosa, lignin, & ekstraktif = Dimensi serat (panjang, diameter serat, diameter lumen, tebal dinding serat) & nilai turunannya (bilangan Runkel, koef. fleksibilitas serat, kekakuan serat, daya tenun serat, perbandingan Muhlstep): = Umur pohon  terkait dengan porsi kayu muda (juvenille wood) dan kayu dewasa (mature wood)

B. REVIEW (Sambungan)

Gambar: Struktur lapisan & distribusi senyawa kimia pada lapisan sel kayu / bahan berserat ligno-selulosa lain Prinsip pulping kayu / bahan berserat ligno-selulosa lain  menghancurkan/degradasi lignin secara menyeluruh/parsial & secara bersamaan menyelamatkan fraksi karbohidrat (e.g. selulosa & hemiselulosa  hasil = pulp

7

6/19/2014

B. REVIEW (Sambungan)

(A)

(B)

(D)

Figures: -Cellulose’s straight chain polymer (A) -Schematic molecular organization in cellulose microfibril (B) -Microscopic structure of cellulose (C) -Hemicellulose’s branched & straight chain heteropolymer (D)

(E)

-Chemical composition of Ligno-cellulosic stuff (i.e. wood) (E)

B. REVIEW

(A)

(B)

Gambar: Polimer lignin  bentuk 3 dimensi (A); & inti monomer penyusunnya (B): p-koumaril alkohol (1), guaiasil alkohol/vanilin (2), & sinapil/siringil alkohol (3). Prinsip pulping kayu / bahan berserat ligno-selulosa lain:  menghancurkan/degradasi lignin secara menyeluruh/parsial & secara bersamaan menyelamatkan fraksi karbohidrat (e.g. selulosa & hemiselulosa  hasil = pulp

8

6/19/2014

B. REVIEW (Sambungan) -Aspek Teknologi Pengolahan Serat Menjadi Pulp & Produk Turunannya: Persiapan

bahan berserat lignoselulosa (kayu, serat nonkayu, kertas bekas)

Pengolahan bahan serat menjadi pulp)

Pemutihan pulp (bisa

dilakukan/tidak dilakukan)

Bahan kimia -Pemutihan proses permanen Khusus kayu, a.l. tergantung: (senyawa khlor, -Penebangan pohon Macam O2, O3, alkali) -Pemotongan dolok pengolahan -Pemutihan tidak -Pembuangan kulit -Mekanis (TMP, permanen -Penyerpihan CTMP) (H2O2, Na2SO3, -Kimia (sulfit, Na2S2O4, soda, NaBH4) sulfat/kraft) -Biobleaching -Semi-kimia (NSSC, HYK) -Biopulping -repulping/

Pulp (produk ½ jadi)

Produk jadi: -Kertas/karton -Papan serat -Dissolving

pulp, & -Produk turunan pulp lain

Aditif: -Bahan retensi (alum) -Sizing (resin/lilin/aspal) -Perekat (pati. UF, TF) -Filler (clay, TiO2, CaCO3) -Zat warna -Coating/Oil tempering

deinking

B. REVIEW (Sambungan) (A)

(B)

(C)

Gambar: Tahapan pembuatan pulp dari bahan serat berlignoselulosa (kayu) menjadi berbagai macam produk jadi, i.e. kertas (A), dissolving pulp (B), & papan serat/MDF (C)

9

6/19/2014

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN -Aktifitas Litbang di P3KKPHH (Bogor)  banyak dikaitkan dengan: =Keterbatasan potensi sumber daya alam, a.l. serat kayu hutan alam, air proses, bahan pembantu/aditif & energi =Kemungkinan dampak negatif terhadap lingkungan  minimum: =Fokus: serat alternatif; peningkatan efisiensi pengolahan; modifikasi proses; bahan pulping/bleaching lebih selektif berintensitas pencemaran rendah; aditif alternatif; kaitan antara sifat bahan serat, sifat pengolahan dgn sifat produk akhir (analisis pencermatan konvensional/nano)

1. Aspek bahan baku: =Jenis kayu non komersial & limbah kulit  berlimpah  Untuk pembuatan papan serat tipe hardboard, bahan baku: campuran 15 jenis kayu non-komersial & kulit asal Riau =Jenis kayu non-komersial tropis  sifat bervariasi  menyulitkan pengolahan campuran  Pembuatan pulp sulfat campuran 17 jenis kayu Kalimantan Timur, pengelompokan campuran berdasarkan selang koef. fleksibilitas serat (menjadi 4 kelompok)

B. HASIL LITBANG  Catatan: -Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku, air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah -Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan: Pasokan bahan berserat ligno-selulosa = 2 ton (berat kering) = ±4 m3 (kayu)






10

6/19/2014

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN 1. Aspek bahan baku (Sambungan): =Limbah kayu karet tua berlimpah  dimanfaatkan untuk hardboard, dgn proses pulping semi-kimia soda-sulfur (S). Sisa getah lateks  menyulitkan pengolahan (lengket dng logam panas) & terbentuknya noda-noda gelap pada permukaan hardboard  reaksi vulkanisasi dng sulfur  dapat mengatasi/mengurangi masalah tsb. =Limbah kertas koran  untuk pulp kertas  repulping, penghilangan tinta, bahan kimia: NaOH, H2O2, Na2SiO3, dispersan (sabun dan minyak biji jarak) & pemutihan. Sifat kekuatan/optik pulp dari limbah berumur <6 bulan  lebih baik dibandingkan dari limbah dgn umur >6 bulan =Limbah pembalakan kayu HTI eukaliptus  untuk pulp rayon (diolah lebih lanjut bisa untuk sutra tiruan). Proses pulping sulfat, pemutihan ECF (elemental-chlorine free) bertahap (D-E-D-E-D-A). Umur pohon HTI  mempengaruhi mutu pulp. Penggunaan ECF untuk kurangi dampak negatif lingkungan & menurunkan level AOX = adsorbable organic halogens (dicurigai menyebabkan penyakit kanker) =Aktifitas produksi gula limbah ampas tebu (bagasse)  bahan serat (±40%) & bhn bukan serat (pith & parenkhim, ±60%)  hasil percobaan  bagian serat berpotensi untuk pulp/kertas & bgn bukan serat untuk energi

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN 1. Aspek bahan baku (Sambungan): =Industri karton rakyat  bahan baku: campuran sludge (50%) + kertas bekas (50%)  (pasokan kertas bekas makin sulit)  P3KKPHH melakukan pembuatan karton dari campuran pulp TKKS/tandan kosong kelapa sawit (25%) + kertas bekas (25%) + sludge (50%). Pulp TKKS  proses soda panas terbuka. Sifat karton campuran pulp TKKS + kertas bekas + sludge (25%) + aditif (5% kaolin, 2% alum, 3% rosin-soap sizing, 2% perekat tapioka)  banyak memenuhi sifat karton komersial & lebih baik dibandingkan sifat karton industri rakyat (campuran kertas bekas + sludge, tanpa aditif) =Bahan serat lain  potensi berlimpah (limbah pelepah nipah & limbah sabut kelapa)  untuk MDF (papan serat berkerapatan sedang). Proses pulping: proses semi-kimia soda panas terbuka, tetapi kondisi masing-masing serat: ≠  kondisi pulping untuk sabut kelapa  perlu lebih keras. Bahan aditif = perekat terbarukan TF (tanin-formaldehida) + alum/tawas + emulsi lilin + arang aktif. Serat pelepah nipah  >berprospek dari pada sabut kelapa untuk MDF (dibantu analisis diskriminan & korelasi kanonik). Pencermatan skala nano (X-ray diffraction)  indikasi kekuatan individu serat pelepah nipah >tinggi dari pada sabut kelapa. Arang aktif menurunkan emisi formaldehida MDF tetapi sedikit menurunkan sifat kekuatan MDF. Sifat fisis/kekuatan MDF dari pelepah nipah (100%) lebih banyak memenuhi persyaratan JIS (Japan), dibandingkan sifat MDF dari sabut kelapa (100%)  bersambung

11

6/19/2014

B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD Fibrous stuffs  the mixture (in particular proportions) of : -Empty oil-palm bunches (EOPB) = Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) -Sludge (solid waste from pulp/paper mills) -Banana pseudo-stems = Batang/pelepah pisang -EOPB = residue (waste) from the factories of crude palm-oil processing (CPO) -Indonesia’s current production = 21.6 million tons of CPO/year -Generated = 28-30 million tons of EOPB waste -Current EOPB utilization, e.g. for fuel for the CPO factories, compost, & potash (K) fertilizer -Therefore, still not much enhancing EOPB’s added value -EOPB contains e.g. cellulose & lignin  expectedly  technically appropriate & prospective  for paperboard manufacture

B. HASIL LITBANG A

B

C

C

Figure: (A & B) Oil-palm plantation; (C) inside the CPO factory (CPO = crude palm-oil); (D) collecting empty oil-palm bunches (EOPB) to be brought to Bogor for this experiment

12

6/19/2014

B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF

ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d)

-Sludge = solid waste from pulp/paper mills >Pulp/paper processing  accompanied by the generation of water-based liquid waste (effluents)  contain residual pulping chemicals  should be purified  before being discarded to the river, lake, sea, or other water bodies  otherwise  can endanger/poison the lives of fish & other water-living creatures  therefore the effluents should be purified (treated) >Such effluents  come from, e.g. wood-log barking and chip washing; digester and evaporator condensates; white waters from pulp screening, cleaning, and thickening; bleach plant washer filtrates; paper machine’s white water; & fiber and liquor spills from all the related processing sections:

Figure: Stages in the processing of pulp and paper almost each stage generates  effluents (water + processing solid-waste, e.g. dissolved/suspended/colloidal)

B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE

FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d)

-Sludge = solid waste from pulp/paper mills (continued) >Treatment of pulp/paper mill’s effluents, e.g. incorporates stages of sedimentation, chemical precipitation, filtration biological treatment, flotation, & anaerobic treatment.

In-flowing Water from the river  Out-flowing Used Water  saved  discarded to the river, sea, lake, etc

 Sludge (solid waste) Sludge (solid waste)

>The effluent treatment separates the water portion from the solid items  the purified water can be discarded safely to the water bodies (e.g. river, lake, sea)  the solid items as left behind  generated in large amount  the so-called sludge

13

6/19/2014

B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE

FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d)

-Sludge

= solid waste from pulp/paper mills (continued)

>Indonesia’s current production = 7.9 million tons/year (pulp) = 12.2 million tons/year (paper) >Generating = 0.27-0.43 million tons/year or 900-1450 tons/day (sludge) >Attempts to deal with large amount of sludge  as fuel for pulp/paper factory, compost & just discarded & burnt  problems: availability of landfills  limited; & sludge burning  arouses environment objections >Sludge contains e.g. suspended solids (intact & fragmented fibers), colloidal substances (particular wood chemical compounds), dissolved soilds (residual ingedients for pulp/paper processing such as filler, resins, wax, starch, coloring matters) >The fibers may contain cellulose, hemicellulose, lignin  therefore, expectedly sludge utilization for pulp products (e.g. paperboard)  technically appropriate & prospective as well

B. HASIL LITBANG A

C

D B

Figure: (A) Effluent treatment in pulp/paper mill (effluent = liquid waste from pullp/paper processing); (B) Sludge = solid waste generated by the effluent treatment; (C) large amount of sludge discarded on the landfill (landfill becomes less & less available currently); (D) the collecting of sludge ready to be brought to Bogor for this experiment

14

6/19/2014

B. HASIL LITBANG

A

C

B

Figure: (A) Digester (i.e. ingenuously engineered by the technical staffs of CRDFEFPP, Bogor) for the cooking of empty oil-palm bunches (EOPB) chips or banana pseudo-stems (BPS) chips (B) Hollander beater to separate the cooked (softened) EOPB chips or BPS chips into mass of individual fibers (pulp) (C) Niagara beater to separate the EOPB pulp fibers (from B) more perfectly to get the more separated/beaten EOPB pulp fibers (D) The resulting EOPB pulp D

B. HASIL LITBANG A

B

C

D

Figure: (A) Manual paper-sheet-former device; (B) Mechanisms of paper-sheet forming due to hydrogen (OH) bonding on fiber surfaces; (C) Process of paper-sheet forming continuously on the pulp/paper mill; (D) the wet paper-sheet already formed; (Remarks: these phenomena/mechanisms also apply to the paperboard (i.e. paperboard basis-weight > paper-sheet basis-weight)

15

6/19/2014

B. HASIL LITBANG

A

B

C D

D

Figure: (A) Drying of paperboard sheets using wind-tunnel device; (B) Already dried paperboard sheets; (C) The dried paperboard sheets wrapped in transparent plastic bags ready for the testing of physical & strength properties; (D) Method of ring-crush test as one of the several strength tests on the paperboard

B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d) -Appearance on paperboard surface >Surface of paperboard from 100% EOPB pulp & from the mixture of 50% EOPB pulp + 50% sludge  exhibited just regular patterns: (EOPB = TKKS)

>This paperboard can be used for regular purposes, e.g. book cover, packaging (for TV, washing machine, computer, etc.), bag portion, interior shoes, & textile uses

16

6/19/2014

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN 1. Aspek bahan baku (Sambungan): =Bahan serat lain  potensi berlimpah (limbah pelepah nipah & limbah sabut kelapa) (Sambungan)  untuk MDF (papan serat berkerapatan sedang). Sifat fisis/kekuatan MDF dari pelepah nipah (100%) lebih banyak memenuhi persyaratan JIS dibandingkan sifat MDF sabut kelapa (100%). Sabut kelapa (bentuk pulp)  tetap berprospek untuk MDF  dengan dicampur pulp pelepah nipah pada proporsi (b/b) 25%+75% dan 50%+50%. Sifat MDF dengan perekat terbarukan TF  menyamai sifat MDF dengan perekat tidak terbarukan PF (fenolformaldehida) = Rumput gelagah (RG), TKKS & bambu  juga bahan serat alternatif dng potensi berlimpah  telah dilakukan percobaannya untuk hardboard (papan serat berkerapatan tinggi)  proses pulping semi-kimia soda panas terbuka; bahan aditif = perekat terbarukan TF + alum/tawas+ emulsi lilin. Untuk individu serat  prospek pulp RG (100%) > prospek pulp TKKS (100%) > prospek pulp bambu (100%) untuk hardboard. Untuk campuran bahan serat: prospek (50% pulp RG + 50% pulp TKKS) > prospek (50% pulp RG + 50% pulp bambu) > prospek (50% pulp TKKS + pulp bambu). Tanpa aditif arang aktif, emisi formaldehida hardboard dengan perekat TF  memenuhi persyaratan JIS & ISO. Sisa lemak/minyak pada TKKS  menimbulkan kesulitan pada pembentukan hardboard & menimbulkan warna gelap pada permukaannya  Penggunaan konsentrasi alkali lebih tinggi berindikasi perlu  untuk mengatasinya

B. HASIL LITBANG: CONTOH & KEGUNAAN MDF (Papan Serat Berkerapatan Sedang)

17

6/19/2014

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN 1. Aspek bahan baku (Sambungan): =Bahan serat alternatif lain (yang bukan alami)  = produk biosintesa (selulosa mikrobial)  masa/kumpulan polimer selulosa  hasil sintesa mikroorganisme pada substrat (senyawa karbohidrat sederhana)  dilakukan percobaan pemanfaatan selulosa  untuk pulp kertas. Substrat: limbah air kelapa (Nata de coco) & limbah cair pengolahan tapioka (Nata de cassava). Indikasi: selulosa mikrobial kurang sesuai untuk kertas  lebih sesuai untuk produk berkemurnian selulosa tinggi (dissolving pulp)  karena kadar selulosa & kristalinitas tinggi 2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir =Pengolahan kertas koran  perlu pasokan sumber serat berlimpah, rendemen tinggi & tidak korosif pada logam  dilakukan percobaan proses pulping NSSC (semi-kimia sulfit netral)  untuk pulp kertas koran, bahan serat: limbah pembalakan 4 jenis kayu daun lebar hutan alam Kalimantan  hasil  layak teknis =Operasi pengolahan pulp/kertas  perlu rendemen produk tinggi & dampak negatif lingkungan minimal  dilakukan modifikasi proses pulping sulfat + polisulfida (PS) + antrakinon (AQ). Bahan serat: kayu hutan tanaman Eucalyptus grandis  Pengolahan pulp sulfat + AQ/PS  dapat mengurangi pemakaian bahan pemasak bersulfur (racun/korosif); menurunkan konsumsi bahan pemutih; menghemat pemakaian energi, delignifikasi (pulping) lebih intensif/selektif; meningkatkan rendemen/sifat kekuatan pulp & mitigasi dampak lingkungan

B. REV: SERAT HASIL BIOSINTESIS LIMBAH AIR KELAPA Produk Selulosa Mikrobial (a.l. Nata de Coco & Nata de Cassava): -Selulosa mikrobial

= Bahan berbentuk seperti gel (agaragar)  bahan penyusun utama = rantai polimer selulosa  hasil biosintesis substrat (e.g. glukosa, fruktosa & senyawa karbohidrat sederhana lain dengan berat molekul rendah  dgn bantuan mikroorganisme (bakteri species = Acetobacter spp)  menjadi senyawa karbohidrat berantai panjang (polimer) & berat molekul jauh lebih tinggi = selulosa  diberi istilah: selulosa mikrobial

18

6/19/2014

B. REV: SERAT HASIL BIOSINTESIS LIMBAH AIR KELAPA Bagan Penyiapan Selulosa Mikrobial: Limbah air buah kelapa (satu liter) Penyaringan/pembersihan benda asing -Gula (sakharosa), 28 gram -Asam asetat (pekat), 5 ml -Z.A. ((NH4)2SO4), 6 gram

Pemanasan lunak 70oC (2 jam) Pendinginan, semalam  siap sebagai substrat

Starter, i.e. bakteri (Acetobacter xylinum), 5% (v/v)

Inokulasi terhadap substrat Biosintesis karbohidrat (dalam substrat) menjadi selulosa mikrobial (Nata de coco), 25-27oC, 7 hari

Produk, i.e. Nata de coco, bentuk seperti agar (kumpulan rantai polimer selulosa = selulosa mikrobial) = 42.5 gram (berat kering)

B. REV: SERAT HASIL BIOSINTESIS LIMBAH AIR KELAPA Bagan Pembuatan Pulp Selulosa Mikrobial dari Serat Nata De Coco: Penentuan kadar air

Nata de coco (selulosa mikrobial, berbentuk seperti agar) = 42.5 gram (berat kering)

Pemurnian, menggunakan NaOH 1%, 60oC, 20 menit  guna memisahkan dari fraksi karbohidrat dengan berat molekul rendah (hasil biosintesis kurang sempurna)

Penguraian mekanis hasil pemurnian selulosa mikrobial menggunakan alat Niagara beater pada konsistensi 3-4% Penentuan -Kadar air -Rendemen pulp

Produk: Pulp selulosa mikrobial (pulp nata de coco) = 16.20 gram (38.12%)

Siap untuk pembentukan produk jadi (lembaran serat berbasis selulosa)

19

6/19/2014

Preparation of Microbial Cellulose Stuffs from Tapioca-Processing Waste Tapioca-processing liquid waste as substrate (one liter) Sieving /Cleaning of impurities Mild heating,

-Acetic acid (concentrated), 5 ml

70oC (2 hours)

-Z.A. ((NH4)2SO4), 6 grams

Cooling, overnight  ready as substrate

Starter, i.e. using particular bacteria (Acetobacter xylinum), 5% (v/v)

Inoculation on substrate Bio-Synthesis of low MW carbohydrate (in the substrate) into microbial cellulose, 25-27oC, 7 days

Products, i.e. Jelly-like Nata de cassava (microbial cellulose stuffs In cluster form), wet weight = 850 grams MC = 95%  dry weight = 44.77 grams

Ready for processing into microbial-cellulose pulp

B. Rev: Processing of Microbial Cellulose Stuffs into Microbial-Cellulose Pulp

Moisture content determination

Nata de cassava (Jelly-like microbial cellulose mass), Dry weight = 44.77 grams (from 1 liter of tapioca-processing liquid waste)

Purification, using 1% NaOH, 60oC, 20 minutes  separated from low-molecular weight (imperfectly synthesized) carbohydrate

Mechanical disintegration of the purified microbial (in cluster form) into pulp, in the Niagara beater at 3-4% consistency Determination of -Moisture content -Pulp yield, reached = 38%

Product, i.e. Microbial-cellulose pulp (MCP) get = 17.01 grams (dry weight) from = 1 liter of tapiocaprocessing liquid waste

Ready for paper-sheet forming

Judging abundant availability of cassava-root tubers  Indonesia’s potency = 193,800 tons/year of MCP

20

6/19/2014

B. HASIL LITBANG  Catatan: -Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku, air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah -Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan: Pasokan bahan berserat ligno-selulosa = 2 ton (berat kering) = ±4 m3 (kayu)






B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN 2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir =Mutu produk pulp sulfat dipengaruhi kondisi pulping  a.l. suhu (T) & waktu (t) pemasakan  (saling berakitan/interdependent)  kepraktisan  menyatakan f (T,t) sebagai single variable  e.g. faktor H  telah dilakukan penerapan berbagai faktor H pada pulping sulfat 4 jenis kayu HTI (sengon, meranti, kuning & kapur)  pada faktor H tertentu  tingkat delignifikasi (pulping) tertinggi s/d terendah, sbb: gmelina > sengon > meranti > kapur. Korelasi tingkat delignifikasi (d) dengan rasio (r) inti siringil - vanilin dalam lignin (S/V) > kuat dari pada korelasi dengan berat jenis (bj) kayu  (ρ(d,r); positif) > (ρ(d.bj); negatif)  faktor H  dpt menelaah tingkat delignifikasi & peranan sifat bahan serat (rasio S/V & BJ) =Papan isolasi  salah satu produk pengolahan serat  telah dilakukan percobaan dgn bahan serat limbah pembalakan HTI; proses pulping semi-kimia soda panas terbuka; bahan aditif cangkang (kulit) udang & arang aktif. Sifat kekuatan papan isolasi dengan perekat kulit udang (5%) ≈ sifat dengan perekat tapioka (5%). Penggunaan arang aktif  sifat kekuatan ↓ , tetapi kestabilan dimensi ↑

21

6/19/2014

B. HASIL LITBANG

(P)

[A]

(V)

(S)

[B]

Gambar: Polimer lignin (A); & inti monomer penyusunnya (B): p-koumaril alkohol (1), guaiasil alkohol/vanilin (2), & sinapil/siringil alkohol (3).

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN 2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir =Karton seni  meningkatkan nilai tambah karton  dilakukan percobaan campuran bahan serat non-kayu yang potensial: TKKS + sludge industri pulp/kertas + batang pisang. Pulping TKKS & batang pisang: proses semi-kimia soda panas terbuka, kondisi masing-masing serat ≠. Semakin tinggi proporsi pulp batang pisang  sifat fisis/kekuatan karton ↓. Porsi campuran pulp batang pisang  yang bisa ditolerir <15% (kekuatan dipermasalahkan) & >15% (kekuatan tidak masalah) =Kertas bungkus  salah satu jenis kertas komersial  operasi produksi  menghendaki pasokan bahan serat berlimpah & teknologi sesuai. Percobaan terkait dilakukan  bahan serat: campuran pulp jenis kayu pionir utk HTI (jabon + terentang) + pulp limbah pembalakan HTI sengon + sludge + pulp serat daun nenas. Pulping bahan serat: proses semi-kimia soda panas terbuka (kondisi masing-masing ≠). Bahan aditif: kaolin (5%), alum (2%), emulsi lilin (2,5%), rosin-soap sizing (2,5%). Komposisi campuran paling berprospek: pulp kayu terentang (20%) + pulp kayu jabon (20%) + pulp kayu sengon (40%) + sludge (0%) + pulp serat daun nenas (20%). Sludge menurunkan sifat kekuatan kertas  porsi yang bisa ditolerir: campuran pulp kayu terentang (20%) + pulp kayu jabon (20%) + pulp kayu sengon (20%) + sludge (20%) + pulp serat daun nenas (20%).

22

6/19/2014

B. REV: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR ART PAPERBOARD (Cont’d)

-Banana pseudo-stems = residue (waste) from banana-fruit harvest >Indonesia’s current production = 2.6 - 2.9 million tons/year of banana fruits >Generating = 90 - 97 million tons/year of banana pseudo-stems (dry weight equivalent) >Banana pseudo-stems = lignocellulosic fibers  contain e.g. cellulose, hemicellulose, & lignin

Banana pseudo-stems

>Expectedly  therefore, banana pseudo stems technically appropriate & prospective as well for paperboard manufacture

B. REV: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR ART PAPERBOARD (Cont’d) -Appearance on paperboard surface >Surface of paperboard from 35-42.5% EOPB pulp + 35-42.5% sludge + 15-30% banana-stem pulp  exhibited interesting/attractive looks, e.g. scratches, grooves, spots & other surface-related favors:

>This paperboard can be used for regular as well as specific purposes, e.g. invitation card, art paperboard, & other fancy (decorated) uses

23

6/19/2014

B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN

2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir =Bahan serat bertekstur relatif lunak, a.l. kayu hutan tanaman, kulit kayu & non-kayu  lebih rentan pada kondisi pulping konvensional (kayu hutan alam)  mutu produk pulp ↓  modifikasi proses perlu  a.l. pulping dengan media pemasak alkohol, a.l. metanol & etanol (alternatif / substitusi parsial media pemasak air). Alkohol ikut berperan mendelignifikasi (depolimerisasi) lignin & titik didih alkohol < titik didih air  mengurangi intensitas degradasi serat  Telah dilakukan percobaan pulping kimia soda, bahan serat: kulit kayu dadap (Erythrina sp.), media pemasak: campuran air + etanol (pada berbagai proporsi)  peningkatan porsi etanol  delignifikasi lebih intensif & rendemen/sifat kekuatan pulp meningkat. Proporsi optimum etanol = 20-30%

C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH

24

6/19/2014

C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH Perlu Dilaksanakan Pengembangan Teknologi Pengolahan Bahan Serat Fokus:

-Penghematan bahan baku serat (kayu & serat ligno-selulosa lain) -Penghematan bahan proses (bahan kimia pulping & tahapan proses lain, bahan pembantu, aditif, air proses, energi) -Modifikasi proses -Mempertinggi umur/masa pakai alat -Dampak pencemaran minimal (limbah proses, polusi aliran, polusi udara/bau tidak sedap, bising suara) -Mutu/kualitas produk (pulp, kertas/karton, papan serat & turunan selulosa lain) tetap memadai & bahkan lebih baik dari pada produk tekn. pengolahan konvensional I. Aspek pengembangan bahan baku serat  aktifitas litbang: =Penyempurnaan & penggunaan bahan serat alternatif (a.l. kayu, non-kayu, & selulosa mikrobial) =pemanfaatan seluruh bagian pohon (whole-tree utilization) =kertas bekas =limbah pembalakan hutan =limbah industri perkayuan =limbah pertanian =limbah perkebunan  perlu pencermatan proses yang sesuai  utk mengolah bahan alternatif tsb


Gambar: Pembentukan serpih dari seluruh bagian pohon berkayu  menuju pemanfaatannya menjadi pulp/kertas (Whole tree utilization)

25

6/19/2014


Gambar: Pemanfaatan berbagai bentuk bahan kayu (a.l. bahan baku & limbah) secara terintegrasi menjadi berbagai macam produk berdasar kayu (pulp/paper, vinir/kayu lapis & bahan pembangkit energi)  menuju pemanfaatanya secara efisien

C. PEMBELAJARAN  Catatan: -Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku, air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah -Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan: Pasokan bahan berserat ligno-selulosa = 2 ton (berat kering) = ±4 m3 (kayu)






26

6/19/2014


Perlu Dilaksanakan Pengembangan Teknologi Pengolahan Bahan Serat Fokus (Sambungan): -Penghematan bahan baku serat (kayu & serat ligno-selulosa lain) -Penghematan bahan proses (bahan kimia pulping, bahan pembantu, aditif, air proses, energi) -Modifikasi proses -Mempertinggi umur/masa pakai alat -Dampak pencemaran minimal (limbah proses, polusi aliran, polusi udara/bau tidak sedap, bising suara) -Mutu/kualitas produk (pulp, kertas/karton, papan serat & turunan selulosa lain) tetap memadai & lebih baik dari pada produk tekn. pengolahan konvensional II. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang: -Pengolahan pulp dengan bahan kimia ramah lingkungan  mengurangi polusi mengandung sulfur (bentuk cairan & gas)  terutama proses pulping sulfat racun, korosif, bau tidak enak  penggunaan bahan AQ, oksigen, PS, & chelating agent.

-Pulping bermedia pemasak alkohol (a.l. metanol & etanol)  untuk bahan

serat ligno-selulosa yang rentan terhadap pulping konvensional  (alkohol bertitik didih rendah; tetap berdaya polaritas seperti aiir; & dapat mendepolimerisasi lignin)  mengurangi degradasi karbohidrat  pulp dgn rendemen & sifat kekuatan tinggi


II. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan): -Pengolahan pulp dengan teknik extended delignification  rapid displacement heating (RDH)  modifikasi pulping kimia sulfat  prinsip  memanfaatkan: (1) panas larutan bekas pemasak (black liquor) untuk preheating larutan pemasak segar (white liquor); (2) black liquor untuk impregnasi/melunakkan awal serpih kayu (serat lignoselulosa lain) (3) mencampurkan black liquor dengan white liquor  diharapkan: =penghematan energi/air/bahan kimia bersulfur  pencemaran lingkungan ↓ =delignifikasi lebih efektif  pulp lebih mudah diputihkan =mimimisasi degradasi karbohidrat  rendemen/kekuatan pulp meningkat =peningkatan produktifitas pulp (tahapan pulping lebih singkat)  RDH belum banyak diterapkan pada bermacam jenis kayu tropis Indonesia

-Pemutihan pulp dgn bahan bebas khlor elementer (ECF) = bebas Cl2) 

terbentuk limbah AOX (a.l. polychlorinated dioxin & dibenzofuran)  dicurigai  penyakit penyebab kanker  salah satu ECF = ClO2  proses pemutihan lebih selektif  limbah AOX ↓ & degradasi karbohidrat ↓  perlu terus dikembangkan untuk berbagai jenis kayu tropis Indonesia

27

6/19/2014


Gambar: Siklus proses pulping kimia sulfat dengan menerapkan sistim RDH (rapid displacement heating) -Memanfaatkan panas sisa larutan bekas pemasak  untuk preheating proses -Impregnasi & pelunakan awal serpih (kayu) dng sisa larutan bekas pemasak -Mencampur sisa larutan pemasak ke larutan pemasak segar  chemical saving


II. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan): -Pemutihan pulp dgn bahan bebas khlor menyeluruh (TCF)  bahan TCF, a.l. oksigen (O2), ozone (O3), peroksida (H2O2 atau Na2O2), prenoks (NO2), monox-L, sodium hydrosulfite (Na2S2O3), sodium tripolyphosphate (Na3P3O10), sodiumborohydride (NaBH4), & pressurized preoxygen washer (W)  mengatasi limbah AOX  perlu dikembangkan pula untuk jenisjenis kayu tropis Indonesia -Pemutihan pulp dgn sistim tetutup  manfaat: minimisasi terbentuk limbah AOX (dicurigai menyebabkan penyakit cancer; daur ulang bahan kimia pemutih & pulping; penggunaan air proses; penghematan energi  perlu dikembangkan pula untuk jenis-jenis kayu tropis Indonesia -Pembentukan lembaran kertas pada suasana netral/alkali  pembentukan lembaran konvensional, penambahan bahan retensi (alum) dan aditif (filler, sizing, perekat, zat warna) berlangsung pada suasana asam (pH = 4 - 5)  asam  berakibat degradasi karbohidrat & korosi peralatan pulp/kertas. Suasana netral/alkali (pH = 7 –9)  memerlukan bahan retensi/aditif khusus, a.l. alkyl ketene dimer (AKD), cationic starch (CS), fatty-acid anhydride (FAA), stearato chromic chloride dalam isopropyl alcohol SCC/IA, perfluoro cuprylic acid (PCA), chromium dalam isopropyl alcohol (C/IA), & alkenyl succinic anhydride (ASA). Efek positif suasana netral/alkali: umur pakai alat ↑; retensi aditif ↑; degradasi karbohidrat ↓  kecepatan produksi ↑; memungkinkan penggunaan filler yang tidak tahan asam (a.l. CaCO3)

28

6/19/2014


Gambar: Pemutihan pulp dengan sistim tertutup Manfaat  daur ulang bahan kimia; penghematan air proses; & tambahan energi


Gambar: Alum sebagai bahan retensi pada pembentukan lembaran kertas bersuasana asam (pH = 4,5-5)  pada pH tersebut terjadi isoelectric charges  bahan aditif bisa saling bersentuhan (berkontak) dengan permukaan serat

29

6/19/2014

C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH II. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan): -Penerapan teknologi nano pada pembentukan lembaran kertas  a.l. penggunaan filler berukuran nano (a.l. bentonite & koloid silika)

manfaat: runnability mesin kertas ↑; retensi aditif ↑; drynability air ↑; & penurunan sifat kekuatan kertas berkurang akibat penggunaan filler -Pembentukan lembaran kertas dengan sistim tertutup  secara tradisional mesin kertas beroperasi dengan membuang cairan bekas pembentukan lembaran kertas (white water)  manfaat: sistim tertutup: mengurangi pemakaian air segar (fresh water); menghemat biaya wastewater treatment; ikut mendaur ulang sisa serat/bahan aditif; & menurunkan tingkat pencemaran -Penggunaan bahan aditif alternatif  menggantikan bahan aditif konvensionil bersuasana asam (alum, rosin sizing)  manfaat: retensi lebih tinggi  bahan aditif alternatif, a.l. AKD, FAA, SCC, PCA, C/IA, dan ASA  beretensi tinggi pada suasana netral/alkali. Aditif alternatif lain adalah limbah cangkang udang sebagai perekat papan serat tipe insularion board  perlu dipertimbangkan & dikembangkan di Indonesia.


Gambar: Pembentukan lembaran kertas dari suspensi pulp dengan sistim tertutup  white water didaur ulang & digunakan lagi dalam proses

30

6/19/2014

C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH II. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan):

-Pengolahan pulp/kertas dgn mendaur ulang seluruh air bekas proses  Konsumsi air untuk proses cukup besar: 200-245 kiloliter H2O/ton produk (pulp)  Air pada pengolahan pulp/kertas dipakai untuk segala tahap bermedia air, a.l. pengkulitan dolok kayu; pemasakan serpih; pencucian pulp, pemutihan pulp; penambahan bahan aditif; pembentukan lembaran kertas; ketel uap (boiler) pembangkit listrik & penggunaan uap untuk tujuan lain; daur ulang bahan kimia pemasak (recovery furnace); & evaporator.

Konsumsi air yang besar  berakibat  =gangguan keseimbangan habitat sekitarnya =menurunkan level kritis permukaan air  yang diperlukan untuk kehidupan ikan & mahluk air lain =merubah suhu optimum air untuk kehidupan mahluk air

Indonesia  negara tropis  tidak terlalu bermasalah  tetapi dgn makin gencarnya kekhawatiran lingkungan  industri pulp/kertas domestik perlu memikirkan usaha minimisasi air proses


Gambar: Tahapan pembuatan pulp, mulai dari bahan baku hingga menjadi produk akhir (kertas)  hampir pada setiap tahap  terjadi konsumsi air dalam jumlah besar

31

6/19/2014


Gambar: Daur ulang air bekas (waste water) pengolahan pulp & kertas

D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN & PERLU DITERUSKAN

32

6/19/2014

D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN & PERLU DITERUSKAN Tahapan pengolahan bahan serat (tahap awal s/d akhir)  banyak terkait dengan terutama aspek lingkungan  perlu tindakan efektif: I. Aspek Bahan Baku Serat  peranan kayu masih ± 90%  peran pohon kayu  positif terhadap lingkungan, a.l. penyerap CO2 (mitigasi pemanasan global), biodiversitas, stok air tanah, keseimbangan ekosistem, & pencegah bencana alam (erosi, banjir, kekeringan)  perlu penggunaan bahan serat alternatif

II. Pengolahan Bahan Serat  menjadi Pulp & Produk Turunannya  -Pengolahan bahan serat  menhasilkan polutan  pencemaran udara (air pollution), aliran (stream/effluent pollution), limbah padat (solid waste), & suara bising (noise pollution) -Polusi udara, a.l. fine particulate, abu, non-condensable gases (senyawa S & N), condensable gases/vapor (organik volatil)  racun, gangguan sistim pernafasan & penglihatan  perlu diatasi: a.l. bahan pengikat, pembakaran (incinerator), adsorben (karbon & arang aktif), scrubber, & filter -Polusi aliran  mengandung padatan dan gas (terlarut, koloid, suspensi)  korosif, racun, bau tidak sedap  membahayakan ikan/mahluk air (terkait pH, warna, TS, SS, DS, BOD, & COD)  perlu diatasi: a.l. filtrasi, sedimentasi, floatasi, & tindakan biologis

D. HAL-HAL ………  Catatan: -Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku, air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah -Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan: Pasokan bahan berserat ligno-selulosa = 2 ton (berat kering) = ±4 m3 (kayu)






33

6/19/2014


II. Pengolahan Bahan Serat  Pulp & Produk Turunannya (Sambungan)

-Limbah padat (Soild-waste pollution), a.l. sludge & broke =Sludge (mengandung: sisa serat, serat terfragmentasi fine, sisa

komponen kimia bahan serat, sisa aditif)  landfill terbatas  dibakar  pemanasan global  usaha mengatasi, a.l. konversi menjadi produk bernilai tambah: karton, kompos, & arang aktif

=Broke  terbentuk selama proses lembaran kertas  bahan berserat ligno-selulosa  daur ulang (repulping)  efisiensi pengolahan  rendemen produk ↑ (mengurangi loss)

-Bising suara (Noise Pollution)  gangguan sistim pendengaran manusia  usaha mengatasi: a.l. penggunaan absorber, sound barriers, acoustical foam, noise control enclosures, insulating pads, & acoustical wall panels


III. Kendala Terkait yang Mungkin Timbul Terkait dengan aspek penyempurnaan (i.e. Aspek Bahan baku &Pengolahan Serat)  timbul kemungkinan:

-Kendala Teknis  menjamin kontinuitas pasokan bahan serat alternatif/mikroorganisme dan bahan kimia untuk pulping/pemutihan, merancang alat/mesin proses modifikasi; mengatur agar kecepatan proses tetap sebanding bahkan lebih dari pada proses konvensional; & tetap menjaga agar kualitas produk serat tetap unggul. -Kendala Finansial  tidak sedikit  tetapi dengan mencermati & mempertimbangkan adanya dampak positif terhadap lingkungan, diharapkan kendala-kendala tersebut bisa diatasi melalui koordinasi & perencanaan matang kemungkinan penerapan baik hasil litbang ataupun teknologi serat mendatang.

34

6/19/2014

E. HARAPAN PADA GENERASI SEKARANG & YANG AKAN DATANG

E. HARAPAN PADA GENERASI SEKARANG & YG AKAN DATANG -Bahan serat alternatif (a.l. kayu HTI/HR, serat non-kayu, kertas bekas, selulosa mikrobial)  perlu terus dikembangkan  mengurangi ketergantungan pada bahan serat konvensional (kayu hutan alam) -Modifikasi & penyempurnaan teknologi pengolahan serat  kesesuaian dng bahan serat; efisiensi pengolahan (peningkatan rendemen, kecepatan proses, kualitas produk); mengurangi konsumsi bahan proses (air, bahan kimia utama/pembantu, energi); mengatasi masalah pada proses; minimisasi kerusakan alat (memperpanjang masa pakai); minimisasi dampak negatif lingkungan -Teknologi baru pengolahan serat  perlu terus disempurnakan/dikembangkan terkait dgn: semakin terbatasnya sumber daya alam (bahan serat, bahan proses, air, aditif, bahan pembantu, energi); usaha penemuan/pengembangan bahan alternatif sumber daya alam tersebut; kekhawatiran lingkungan; tetap menjaga kualitas produk; memperpanjang masa pakai alat  ada hubungannya dgn kecenderungan peningkatan konsumsi pulp/produk turunannya -Produk turunan pulp domestik  masih didominasi oleh kertas/karton & MDF  diversifikasi produk perlu  meningkatkan nilai tambah bahan serat  skope diperluas  mencakup produk turunan selulosa lain (rayon, sutra tiruan, dsb). -Serat sintetsis (nylon, dacron, & glass)  pesaing serat ligno-selulosa  serat ligno-selulosa: terbarukan  tetap bisa kompetitif & keramahan lingkungan serat sintetis dipertanyakan  perlu terus usaha penyempurnaan & pengembangan teknologi pengolahan serat  intensif & terus menerus

35

6/19/2014

UCAPAN TERIMA KASIH • Dengan terselenggaranya & selesainya Presentasi Orasi Purna Tugas ini, Penyaji Orasi mengucapkan terima kasih & rasa hormat setingginya pada Pimpinan langsung, yaitu Bapak Kepala Badan Litbang Kehutanan; Sekretaris Badan; & Pejabat-pejabat Terkait Kementerian Kehutanan secara menyeluruh. • Ucapan terima kasih & penghargaan setingginya juga disampaikan pada Ketua & Tim Penilai Jabatan Peneliti (TP2I) Badan Litbang Kehutanan, Kementerian Kehutanan, serta Tim Penilai naskah Orasi Purna Tugas ini di Bidang Pengolahan Hasil Hutan, dengan spesifikasi Teknologi Pengolahan Serat Berligno-Selulosa

• Penyaji Orasi juga mengucapkan terima kasih dan rasa hormat setingginya pada Atasan langsung, yaitu Bapak Kepala Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan (P3KKPHH, Bogor) yang telah memberi kesempatan, kepercayaan melakukan, hingga terlaksanannya orasi tersebut. Ucapan terima kasih dan rasa hormat juga disampaikan pada Pejabat Ecehelon II, & segala pihak terkait di lingkungan P3KKPHH & Badan Litbang Kehutanan secara menyeluruh.

UCAPAN TERIMA KASIH • Ucapan terima kasih dan penghargaan setingginya disampaikan pada Bapak Profesor Riset Dr. Ir. R. Sudradjat, MSc (Peneliti Purna Tugas pada Kelti Pengolahan Kimia & Energi Hasil Hutan, Pustekolah, Bogor) yang telah banyak meluangkan waktu memeriksa, mencermati, mengarahkan, memberi saran, tambahan materi, sumbangan pemikiran, mengkoreksi, memberi dorongan positif, & sebagainya hingga tersusunnya bahan presentasi & pelaksanaan orasi ini.

• Ucapan terima kasih disampaikan pula pada Ibu Dian Anggraini Indrawan S.Hut, MM yang telah banyak membantu scanning gambar-gambar dan improvisasi/penyempurnaan bahan presentasi orasi ini. • Para Guru/Dosen/Pembimbing yg telah memberikan berbagai macam ilmu dan mewarnai serta memperkaya perbendaharaan pengetahuan Peyaji Orasi mulai dari tingkat Perndidikan Awal (SD/SLTP/SLTA), hingga S1, S2 & S3

36

6/19/2014

UCAPAN TERIMA KASIH • Penyaji Orasi juga menyampaikan terima kasih pada Ayah & Ibu (Almarhum), Istri, & seluruh Keluarga Penyaji yang telah banyak memberi dukungan moril & finansial selama ini hingga mencapai jenjang Peneliti Utama / IVE & Tingkat Pendidikan S3 (Ph.D).

• Akhirnya Penyaji mengharapkan agar bahan presentasi orasi Purna Tugas ini dapat memberikan sumbangan ilmiah berharga pada ilmu Bidang Pengolahan Hasil Hutan, khususnya Teknologi Pengolahan Serat.

Thank You Very Much & High Appreciation for

the Thorough Attention of the Overall Audiences

37

6/19/2014

38

6/19/2014

39

6/19/2014

40

6/19/2014

RPI 21. PENGOLAHAN HASIL HUTAN KAYU TEKNOLOGI PEMBUATAN PAPAN SERAT TEKNOLOGI PEMBUATAN PAPAN SERAT TIPE MDF DARI NIPAH DAN CAMPURANNYA DENGAN SABUT KELAPA (LAPORAN HASIL PENELITIAN) Oleh : 1. Dr. Ir. Han Roliadi, MSc 2. Dian Anggraini Indrawan, S.Hut, MM 3. Prof. Riset Dr. Gustan Pari, BSc, MSi 4. Rossi Margareth Tampubolon, S.Si

PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN KETEKNIKAN KEHUTANAN DAN PENGOLAHAN HASIL HUTAN BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN KEHUTANAN KEMENTERIAN KEHUTANAN BOGOR, 2012

V. TEKNOLOGI SERAT UNTUK DIKEMBANGKAN

B. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan):

-Pengolahan pulp/kertas dgn mendaur ulang seluruh air bekas proses  Konsumsi air untuk proses cukup besar: 200-245 kiloliter H2O/ton produk (pulp) -Pembentukan lembaran kertas pada suasana netral/alkali  pembentukan lembaran konvensional, penambahan bahan retensi (alum) dan aditif (filler, sizing, perekat, zat warna) berlangsung pada suasana asam (ph = 4 - 5)  asam  berakibat degradasi karbohidrat & korosi peralatan pulp/kertas. Suasana netral/alkali (pH = 7 - 9  memerlukan bahan retensi/aditif khusus, a.l. alkyl ketene dimer (AKD), cationic starch (CS), fatty-acid anhydride (FAA), stearato chromic chloride dalam isopropyl alcohol SCC/IA, perfluoro cuprylic acid (PCA), chromium dalam isopropyl alcohol (C/IA), & alkenyl succinic anhydride (ASA). Efek positif suasana netral/alkali: umur pakai alat ↑; retensi aditif ↑; degradasi karbohidrat ↓  kecepatan produksi ↑; menungkinkan penggunaan filler yang tidak tahan asam (a.l. CaCO3)

41

6/19/2014

V. TEKNOLOGI SERAT UNTUK DIKEMBANGKAN

B. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan):

-Penerapan teknologi nano pada pembentukan lembaran kertas  a.l. penggunaan filler berukuran nano (a.l. bentonite & koloid silika): runnability mesin kertas ↑; retensi aditif ↑; drynability air ↑ & penurunan sifat kekuatan kertas berkurang akibat penggunaan filler -Pemutihan pulp dgn sistim tetutup  minimisasi terbentuk limbah AOX; ulang bahan kimia pemutih & pulping; penggunaan air proses; tambahan energi  perlu dikembangkan pula untuk jenis-jenis kayu tropis Indonesia -Pembentukan lembaran kertas dengan sistim tertutup  secara tradisional  mesin kertas beroperasi dengan membuang cairan bekas pembentukan lembaran kertas (white water)  manfaat sistim tertutup: mengurangi pemakaian air segar (fresh water); menghemat biaya waste-water treatment; ikut mendaur ulang sisa serat/bahan aditif; & menurunkan tingkat pencemaran -Penggunaan bahan aditif alternatif  menggantikan bahan aditif konvensionil bersuasana asam (alum, rosin sizing)  manfaat retensi lebih tinggi  bahan aditif alternatif, a.l. AKD, FAA, SCC, PCA, C/IA, dan ASA  beretensi tinggi pada suasana netral/alkali. Aditif alternatif lain adalah limbah cangkang udang sebagai perekat papan serat tipe insularion board  perlu dipertimbangkan dan dikembangkan di Indonesia.

-Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku, air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah -Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan: Pasokan bahan berserat ligno-selulosa = 2 ton (berat kering = ±4 m3 (kayu)


Bahan pembantu -Air = 200-300 kiloliter -Energi listrik = 400-1000 KWH -Energi panas = 4-8 GJ


-Di Indonesia  Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam -Pemecahan diperlukan, a.l. Introduksi bahan serat alternatif; Modifikasi & penyempurnaan teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah lingkungan); & Kualitas produk pulp/turunannya tetap terjaga

42

6/19/2014

V. TEKNOLOGI SERAT UNTUK DIKEMBANGKAN B. Penyempurnaan/modifikasi proses  aktifitas litbang (Sambungan): -Pengolahan pulp dengan teknik extended delignification  rapid displacement heating (RDH)  modifikasi pulping kimia sulfat  prinsip  memanfaatkan: (1) panas larutan bekas pemasak (black liquor) untuk preheating larutan pemasak segar (white liquor); (2) black liquor untuk impregnasi/melunakkan awal serpih kayu (serat lignoselulosa lain) (3) mencampurkan black liquor dengan white liquor  diharapkan: =penghematan energi/air/bahan kimia bersulfur  pencemaran lingkungan ↓ =delignifikasi lebih efektif  pulp lebih mudah diputihkan =mimimisasi degradasi karbohidrat  rendemen/kekuatan pulp meningkat =peningkatan produktifitas pulp  RDH belum banyak diterapkan pada jenis kayu Indonesia -Pemutihan pulp dgn bahan bebas khlor elementer (ECF: Cl 2)  terbentuk limbah AOX (a.l. polychlorinated dioxin & dibenzofuran)  dicurigai  penyakit penyebab kanker  salah satu ECF = ClO2  proses pemutihan lebih selektif  limbah AOX ↓ & degradasi karbohidrat ↓  perlu terus dikembangkan untuk berbagai jenis kayu tropis Indonesia

43

ORASI PURNA TUGAS PENELITI UTAMA CAPAIAN HASIL LITBANG BIDANG PENGOLAHAN HASIL HUTAN

Recommend Documents