PEMILIHAN ALTERNATIF BIAYA PRODUKSI PULP RAYON BERDASARKAN KOMBINASI ph DAN KONSENTRASI ALKALI AKTIF

PEMILIHAN ALTERNATIF BIAYA PRODUKSI PULP RAYON BERDASARKAN KOMBINASI pH DAN KONSENTRASI ALKALI AKTIF

Oleh KHIAR RUTPAN F34101085

2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PEMILIHAN ALTERNATIF BIAYA PRODUKSI PULP RAYON BERDASARKAN KOMBINASI pH DAN KONSENTRASI ALKALI AKTIF

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh KHIAR RUTPAN F34101085

2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

b

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PEMILIHAN ALTERNATIF BIAYA PRODUKSI PULP RAYON BERDASARKAN KOMBINASI pH DAN KONSENTRASI ALKALI AKTIF

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh Khiar Rutpan F34101085

Dilahirkan pada tanggal 13 Juli 1983 di Bogor Tanggal Lulus : 7 Januari 2009

Disetujui, Bogor, 28 Januari 2009

Dr. Ir. Irawadi Jamaran Dosen Pembimbing I

Dr. Gustan Pari, MSi. APU Dosen Pembimbing II

c

KHIAR RUTPAN. F34101085. Choosing Alternatif of Cost Making Chemical Pulp Based on Combination Between pH and Consentration of Aktif Alkali. Under Supervision of Irawadi Jamaran and Gustan Pari. 2009. ABSTRACT Wood physical product such as plywood and the particle board yielded without chemical process, whereas natural wood product with chemical process it’s pulp. In general pulp known as the raw material maker of paper, but it doesn’t always made the material maker of paper. Pulp can be made to be like writing paper, newspaper, newsprint, aglutinant, and or cloth fibre for the clothes. Requirement pulp domestic still very large. In the year 2004 requirement of import pulp equal to 850.000 ton (pulp NBKP - Northern Bleached Kraft Pulp) and 50.000 ton (non wood pulp) for the price of US$ 418.500.000 (Sudjindro, 2007) Process of making the chemical pulp is the higest cost compared to the making mechanical pulp or the semimechanical pulp. One of costly cause of chemical pulp is the yield which is low to be compared to semichemical pulp an or mechanical pulp, but process of chemical pulp yield the paper product is higher in quality compared to mechanical process or semichemical. In making chemical pulp some active materials composition is needed so pulp can reach the optimal result according to requrement. Costly chemical material cost and quality of pulp is a factor influence the price of the pulp, so we need to find the best combination from both factor. One of the natural wood type in Indonesia were able to be used as raw material for chemical pulp is Jati Putih (Gmelina arborea) which has characteristic to relatively vast growth. Exploiting of this wood is more beneficial used as the raw material of chemical pulp compared to be a tool. At this research relation between yield values and cost factor chemical pulp material (konsentration of active material and pH) used as determinant factor of optimal production cost of chemical pulp of Jati Putih materials (Gmelina arborea). This research aim were to know relation between pH, alkali consentration, and combination both to expense process pulping and also know the combination pH alkali consentration which give the best (lowest) production cost. This researches scope cover pulping process or making pulp by chemical process with pH 5 to 9 using the alkali consentration 16% and 18% in condition comparation of solid to water is one compared to four. Result of ANOVA test indicate that treatment with pH and active alkali consentration have an effect sgnificantly to yield pulp values, but interaction among them don’t have an significant effect. Best treatment combination between pH and alkali consentration is obtained at pH 7 and active alkali concentration 16%. This conbination give the lowest average cost

d

KHIAR RUTPAN. F34101085. Pemilihan Alternatif Biaya Produksi Pulp Rayon Berdasarkan Kombinasi pH dan Konsentrasi Alkali Aktif. Di bawah bimbingan Irawadi Jamaran dan Gustan Pari. 2009. RINGKASAN Produk kayu fisik seperti kayu lapis dan papan partikel yang dihasilkan tanpa proses kimia, sementara produk kayu yang mengalami proses kimia diantaranya pulp. Pada umumnya pulp dikenal sebagai bahan baku pembuat kertas, namun tidak selalu dijadikan bahan pembuat kertas. Pulp dapat dijadikan bahan baku seperti kertas tulis, kertas koran, kertas cetak, bahan perekat, ataupun serat kain untuk pakaian. Kebutuhan pulp dalam negeri masih sangat kurang. Pada tahun 2004 kebutuhan impor pulp sebesar 850.000 ton (pulp NBKP) dan 50.000 ton (pulp non wood) atau senilai US$ 418.500.000 (Sudjindro, 2007). Proses pembuatan pulp kimia merupakan proses pembuatan pulp yang paling mahal dibandingkan pembuatan pulp mekanis atau semi kimia. Salah satu penyebab mahalnya pulp kimia adalah rendemen pulp kimia yang rendah dibandingkan pulp semi-kimia ataupun pulp mekanis, namun proses pembuatan pulp kimia menghasilkan produk kertas yang berkualitas lebih tinggi dibanding proses pembuatan mekanis ataupun semi kimia. Dalam pembuatan pulp kimia diperlukan komposisi bahan aktif tertentu, agar pulp dapat mencapai hasil yang optimal sesuai kebutuhan. Faktor biaya bahan kimia yang mahal dan kualitas pulp mempengaruhi penentuan harga pulp, sehingga perlu dicari kombinasi proses pulping yang terbaik dari kedua faktor tersebut. Salah satu jenis kayu alam di Indonesia yang dapat digunakan sebagai bahan baku pulp kimia adalah kayu jati putih (Gmelina arborea) yang memiliki karakteristik cepat pertumbuhannya. Pemanfaatan kayu ini lebih menguntungkan digunakan sebagai bahan baku pulp dibandingkan sebagai perkakas. Pada penelitian ini hubungan antara nilai rendemen dan faktor biaya bahan kimia (konsentrasi zat aktif dan pH) tertentu digunakan sebagai faktor penentu dari biaya produksi pulp kimia yang optimal dari bahan kayu jati putih (Gmelina arborea). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara pH, konsentrasi alkali, dan kombinasi keduanya terhadap biaya proses pulping serta mengetahui kombinasi pH dan konsentrasi alkali yang memberikan biaya produksi yang terendah. Ruang lingkup penelitian ini meliputi Proses pulping atau pembuatan pulp dengan cara kimia dengan pH 5 sampai 9 menggunakan konsentrasi alkali 16% dan 18% pada kondisi perbandingan padatan berbanding air adalah satu berbanding empat. Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa perlakuan pH dan konsentrasi alkali aktif berpengaruh nyata terhadap nilai rendemen pulp, namun interaksi antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi alkali terbaik diperoleh adalah perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16%. Kombinasi perlakuan ini menghasilkan rata-rata rendemen, sisa alkali dalam lindi hitam dan bilangan Kappa yang terendah. Biaya produksi paling baik adalah 2.582 rupiah per gram.

e

RIWAYAT HIDUP PENULIS Penulis bernama Khiar Rutpan Aris, dilahirkan di Bogor, Jawa Barat pada tanggal 13 Juli 1983. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara pasangan Bapak Akub Abdurachman (alm) dan Ibu Resky Achmad. Pada tahun 1988-1989, penulis mengawali pendidikannya di TK Al Ghazaly Bogor, kemudian melanjutkan pendidikan formal di SD Negeri Polisi 4 Bogor pada tahun 1989-1995. Penulis melanjutkan sekolah ke SLTP Negeri 4 Bogor pada tahun 1995-1998, kemudian melanjutkan sekolah ke SMU Negeri 1 Bogor pada tahun 1998-2001. Pada tahun 2001, penulis diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB melalui jalur USMI. Pada tahun 2005, penulis melaksanakan Praktek Lapang di Puslitbang Hasil Hutan Bogor. Selama praktek lapang, penulis mempelajari aspek teknologi pembuatan pulp di Puslitbang tersebut. Penulis melaksanakan tugas akhir di Laboratorium Kimia dan Serat - Puslitbang Hasil Hutan di bawah bimbingan Dr. Ir. Irawadi Jamaran dan Dr. Gustan Pari, Msi. APU. Hasil penelitian tersebut ditulis dalam bentuk skripsi yang berjudul ” Pemilihan Alternatif Biaya Produksi Pulp Rayon Berdasarkan Kombinasi pH dan Konsentrasi Alkali Aktif”.

f

KATA PENGANTAR Ucapan syukur saya ucapkan kepada Allah swt, Tuhan Yang Maha Esa yang memberikan rezekinya kepada siapa yang dikehendakinya. Dan juga ucapan terima kasih disertai shalawat dan salam untuk Rasullullah Muhammad saw, atas bimbingannya kepada umat manusia. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Skripsi yang berjudul “Pemilihan Alternatif Biaya Produksi Pulp Rayon Berdasarkan Kombinasi pH dan Konsentrasi Alkali Aktif” disusun berdasarkan penelitian yang dilakukan penulis di Laboratorium Teknologi Serat di Puslitbang Hasil Hutan. Selama penyelesaian tugas akhir ini, penulis menerima bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Irawadi Jamaran, selaku dosen pembimbing yang telah membimbing penulis selama kuliah hingga penulisan tugas akhir. 2. Dr. Gustan Pari, Msi. APU selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dalam pelaksanaan tugas akhir. 3. Ir. M. Zein Nasution, M.AppSc selaku dosen penguji ujian skripsi yang telah memberikan saran dan nasehat. 4. Ibu Rena Siagian, Ibu Yani, serta kepada para teknisi yang telah membantu proses penelitian. 5. Kedua orang tua dan saudara-saudara semua yang telah memberikan motivasi dan doa selama penulis menempuh dan menyelesaikan masa belajar di IPB. 6. AB, Dwi, dan rekan-rekan TIN lainnya. 7. Dan semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis mengharapkan masukan dan arahan dari semua pihak. Semoga karya ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Bogor, Januari 2009 Penulis

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ..................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... iv DAFTAR TABEL ........................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... vi I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG .......................................................................... 1 B. TUJUAN PENELITIAN........................................................................ 2 C. RUANG LINGKUP............................................................................... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA A. PULP .................................................................................................... 3 B. PEMBUATAN PULP RAYON (PULP SULFAT) ............................... 4 C. BAHAN BAKU PULP .......................................................................... 7 D. BAHAN PEMBUATAN PULP ............................................................. 8 E. BIAYA PRODUKSI.............................................................................. 9 F. METODE BAYES................................................................................. 10 III.METODOLOGI PENELITIAN A. PERSIAPAN BAHAN DAN ALAT ...................................................... 12 B. PEMBUATAN PULP ........................................................................... 12 1. Persiapan........................................................................................... 13 a. Pengupasan.................................................................................. 13 b. Penyerpihan ................................................................................. 13 c. Penjemuran.................................................................................. 14 2. Proses Pulping ................................................................................. 14 a. Prahidrolisis (khusus untuk pulp rayon)........................................ 14 b. Proses Pulping (pemasakan / pembuatan pulp) ............................. 14

ii

c. Pencucian .................................................................................... 15 d. Penyempurnaan Uraian Serat ....................................................... 15 e. Screening ..................................................................................... 15 f. Pengurangan Kadar Air ................................................................ 15 3. Uji-Uji yang Dilakukan Terhadap Pulp.............................................. 15 a. Penetapan Rendemen Pulp........................................................... 15 b. Analisis Sisa Alkali Dalam Lindi Hitam (Black Liquor)............... 15 c. Uji Bilangan Kappa ..................................................................... 16 C. RANCANGAN PERCOBAAN ............................................................. 17 D. ANALISIS BIAYA PRODUKSI............................................................ 17 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PROSES PEMBUATAN PULP RAYON .............................................. 19 B. PEMBUKTIAN VALIDASI KUALITAS PULP .................................. 20 C. PERHITUNGAN RASIO ..................................................................... 21 D. ANALISIS METODE BAYES .............................................................. 24 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN ..................................................................................... 26 B. SARAN ................................................................................................. 26 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 27 LAMPIRAN .................................................................................................... 29

iii

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Tanaman Hutan Jati Putih (Gmelina arborea) (Rachmawati et al., 2002)................................................................ 8 Gambar 2. Bentuk pohon (1), tandan bunga (2), bunga (3), buah (4), biji batu5), penampang biji (6) yang terdiri dari (a) benih, (b) ruang kosong, (c) endokarp, (d) celah biji ) (Rachmawati et al., 2002)......................... 9 Gambar 3. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 12 Gambar 4. Diagram Alir Proses Pembuatan Pulp Rayon ................................... 13

iv

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Rendemen Pulp Kimia Jati Putih Pada Perlakuan pH dan Konsentrasi Alkali Aktif yang Berbeda. ................................................................ 22 Tabel 2. Biaya Penggunaan Bahan Kimia Pada Perlakuan pH dan Konsentrasi Bahan Kimia Aktif yang Berbeda....................................................... 23 Tabel 3. Biaya Proses Pulping Berdasarkan Rasio Rendemen dan Biaya Bahan Kimia Produk Pulp Kimia Jati Putih (Gmelina Arborea) .................... 24 Tabel 4. Penilaian Alternatif Kombinasi pH dan Konsentrasi Alkali Aktif Menggunakan Metode Bayes............................................................. 25

v

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1.

Persyaratan Pulp Rayon Biasa..................................................... 30

Lampiran 2.

Data Perhitungan Biaya Bahan Kimia dalam Proses Pulping Jati Putih (Gmelina arborea) pada kondisi Proses yang Berbeda ....... 31

Lampiran 3.

Data Analisa Rendemen, Sisa Alkali dalam Lindi Hitam, dan Bilangan Kappa Pasca Proses Pulping Jati Putih (Gmelina arborea) ..................................................................................... 32

Lampiran 4.

Hasil uji sidik ragam dan uji Duncan pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap rendemen pulp ................................................... 33

Lampiran 5.

Hasil uji sidik ragam dan uji Duncan pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap sisa alkali ........................................................... 34

Lampiran 6.

Hasil uji sidik ragam dan uji Duncan pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap Bilangan Kappa ................................................. 35

Lampiran 7. Tabel Pembuatan pulp.................................................................... 36 Lampiran 8. Diagram Produksi Pulp Di Amerika Serikat ................................... 37

vi

I.

A.

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG Luas hutan di Indonesia pada tahun 2005 adalah 127 juta hektar. Sekitar 71,6 juta hektarnya merupakan hutan produksi, sementara sisanya merupakan hutan lindung atau hutan konservasi (BPS, 2005). Potensi tersebut menunjukkan bahwa hasil hutan berupa produk berbasis kayu dapat dikembangkan di Indonesia. Produk kayu yang dihasilkan dapat berupa kayu fisik seperti kayu lapis dan papan partikel yang dihasilkan tanpa proses kimia, serta produk kayu kimia yang mengalami proses kimia di antaranya pulp. Pada umumnya pulp dikenal sebagai bahan baku pembuatan kertas tulis, kertas koran, kertas cetak, papan serat (untuk perabotan atau bahan bangunan), ataupun serat kain untuk pakaian. Terdapat 3 jenis proses pembuatan pulp yang umum dikenal, yaitu proses mekanis, proses semi kimia dan proses kimia. Proses pembuatan pulp kimia merupakan yang paling mahal dibandingkan pulp mekanis atau semi kimia. Salah satu penyebab mahalnya pulp kimia adalah rendemen pulp kimia yang rendah sebesar 40% dibandingkan dengan pulp semi-kimia sebesar 60% ataupun pulp mekanis yang mencapai 90%. Namun, proses pembuatan pulp kimia menghasilkan produk kertas yang berkualitas lebih tinggi dibanding pulp mekanis ataupun semi kimia. Dalam pembuatan pulp kimia diperlukan komposisi bahan aktif tertentu agar dapat mencapai hasil yang optimal. Biaya bahan kimia dan kualitas pulp merupakan faktor yang mempengaruhi penentuan harga pulp, sehingga perlu dicari kombinasi proses pulping yang terbaik dari kedua faktor tersebut. Bahan kimia merupakan komponen utama dalam pembuatan pulp kimia sehingga penggunaannya tidak dapat digantikan. Sampai saat ini bahan kimia di Indonesia merupakan produk impor, sehingga perlu diminimalkan penggunaannya. Salah satu jenis kayu alam di Indonesia yang dapat digunakan sebagai bahan baku pulp kimia adalah jati putih (Gmelina arborea) yang memiliki

karakteristik cepat dalam pertumbuhannya. Pemanfaatan kayu ini lebih menguntungkan jika digunakan sebagai bahan baku pulp, karena dapat dipanen pada umur sekitar 6-8 tahun dibandingkan bila digunakan sebagai perkakas yang baru dapat dipanen sekitar umur 10-14 tahun. Pada penelitian ini dipelajari hubungan antara faktor perlakuan rendemen dan biaya bahan kimia (konsentrasi zat aktif dan pH). Kedua perlakuan ini digunakan sebagai faktor penentu dari biaya produksi pulp kimia yang optimal dari bahan kayu jati putih (Gmelina arborea). B.

TUJUAN Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui alternatif kombinasi pH dan konsentrasi alkali aktif yang memberikan biaya pulping terbaik pada proses kraft untuk proses diskontinu dengan menggunakan kayu Jati Putih (Gmelina arborea).

C.

RUANG LINGKUP Ruang lingkup penelitian ini meliputi pulping (pembuatan pulp) secara kimia (menggunakan proses kraft) untuk proses diskontinu pada pH 5 sampai 9 menggunakan konsentrasi alkali 16% dan 18% pada kondisi perbandingan padatan berbanding air 1:4. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu Jati Putih (Gmelina arborea).

2

II.

A.

TINJAUAN PUSTAKA

PULP RAYON Definisi yang paling sederhana dari pulp adalah “a soft mass” (atau bahan yang lunak) dan “wood pulp” atau kayu dalam keadaan lunak (Grant, 1947).

Pulp merupakan bahan serat kasar yang diproduksi baik secara

mekanis ataupun kimia dari bahan baku yang berserat. Setelah melalui proses tertentu, pulp dapat diubah menjadi kertas, paperboard,

rayon,

plastik, dan produk lain. Pulp kayu dapat diproduksi secara mekanis, fiberasi (kimia) dan kombinasi cara kimia dengan mekanis (semi kimia) (Panshin et al., 1962). Pulp rayon termasuk klasifikasi pulp alfa atau pulp untuk konversi kimia, baik pulp sulfat maupun pulp sulfit dari kayu daun jarum maupun kayu daun lebar (SNI, 1989). Secara umum terdapat tiga jenis pulp berdasarkan pembuatannya, yaitu pulp mekanis, pulp kimia dan pulp semikimia. Proses pembuatan pulp mekanis adalah dengan menggunakan energi mekanis serta tanpa (atau sedikit sekali) menggunakan bahan kimia. Kelebihan menggunakan pulp mekanis adalah rendemen yang dihasilkan besar hingga mencapai 80% (untuk pulp kimia sekitar 40%) namun kualitas pulp yang dihasilkan rendah. Kertas yang dihasilkan dari pulp mekanis memiliki kekuatan dan stabilitas warna rendah serta sulit mencapai derajat putih yang tinggi. Pulp semi kimia memiliki sifat di antara pulp mekanis dan pulp kimia (Siagian, 1989) Proses pembuatan pulp secara kimia yaitu dengan cara proses asam lalu dengan cara proses basa. Pada umumnya proses yang dilakukan di Indonesia adalah proses basa dengan metode kraft. Metode kraft ini menggunakan Na2O sebagai bahan aktifnya, yaitu campuran dari NaOH dan asam sulfit, sehingga yang menjadi bahan aktif dalam pembuatannya adalah NaOH dan asam sulfit. Proses kraft disebut juga proses sulfit. (Sjostrom, 1995).

Menurut Fengel (1995), proses Kraft memiliki beberapa keuntungan tertentu di antaranya : 1. Pada bilangan kappa tertentu, rendemennya lebih tinggi yang mengakibatkan kebutuhan kayu lebih rendah. 2. Derajat putih pulp yang tidak dikelantang lebih tinggi. 3. Proses penggelantangan lebih mudah dan tanpa klor. 4. Dampak persoalan pencemaran lebih rendah. 5. Biaya instalasi lebih rendah. B.

PEMBUATAN PULP RAYON (PULP SULFAT) Menurut Fengel (1995), pembuatan pulp sulfit dipengaruhi oleh kayu, kondisi impregnasi, komposisi lindi pemasak, dan parameter bejana pemasak. Tujuan dari proses pulp kimia adalah untuk memisahkan serat kayu dari komponen lainnya dengan kerusakan mekanis yang minimum. Bahan kayu yang umumnya terdiri dari lignin dan hemiselulose dapat dilarutkan menggunakan bahan kimia. Hasil pelarutan tersebut adalah selulosa yang lebih sedikit dan lebih murni dibandingkan yang terlarut oleh bahan kimia. Pulp kimia dibuat secara komersial dengan proses asam sulfit atau dengan salah satu dari dua proses alkali yang disebut dengan proses soda (Grant, 1947). Menurut

Sjostrom

(1995),

pembuatan

pulp

kraft

dilakukan

mneggunakan larutan yang natrium hidroksida dan natrium sulfida, yang dinamakan "lindi putih". Kelebihan proses kraft antara lain mampu mengolah semua jenis bahan baku dengan berbagai macam kualitas dan dapat menghasilkan pulp dengan kualitas yang tinggi. Salah satu kelemahan proses

konvensional ini adalah kontribusinya terhadap pencemaran

lingkungan (Batubara, 2006). Selama pembuatan pulp kraft ester-ester asam lemak terhidrolisis hampir sempurna meskipun lilin jauh lebih stabil daripada lemak. Asamasam lemak larut bersama-sama dengan asam-asam resin sebagai garamgaram natrium dalam lindi pemasak. (Sjostrom, 1995)

4

Menurut

Grant

(1947),

komponen

dari

suatu

pabrik

yang

memproduksi pulp sebagai berikut : A. Aspek Teknis 1. Bahan bukan serat dapat dipisahkan dengan baik pada proses pembuatan pulp. 2. Rasio warna dibandingkan kekuatan bahan. Kekuatan bahan berkurang apabila warna bahan ditingkatkan kualitasnya selama proses. Sebaliknya, kualitas warna berkurang bila kekuatan bahan ditingkatkan kualitasnya. Yang terbaik adalah kekuatan bahan dan warna bahan diseimbangkan kualitasnya sehingga dapat dihasilkan hasil yang optimum. 3. Prosesnya disesuaikan dengan permintaan. 4. Rendemen. B. Aspek Ekonomi 1. Bahan baku tersedia dan cukup. 2. Bahan dapat dipanen dengan cepat, termasuk akses ke lokasi bahan. 3. Biaya dan fasilitas transportasi. 4. Ketersediaan bahan baku secara konstan baik secara kualitas ataupun secara kuantitas. 5. Biaya yang dibutuhkan dalam proses produksi. 6. Ketersediaan bahan baku untuk keadaan darurat. Kayu bersifat heterogen tidak hanya dalam strukturnya tetapi juga dalam distribusi komponennya di dalam dinding sel. Selulosa menentukan struktur lapisan dinding. Dari bekas fibril selulosa dapat dilihat perbedaan konsentrasi selulosa dalam lamela tengah majemuk dan dinding sekunder (Grant, 1947). Panjang molekul selulosa alam sekitar 5.000 nm dan sekitar 10.000 unit glukosa. Unsur terkecil dari kerangka selulosa sementara dianggap sebagai fibril elementer. Fibril elementer terdiri dari 36 molekul selulosa paralel yang terikat bersama-sama oleh ikatan hidrogen, tetapi ada berbagai pendapat yang berkaitan dengan masalah ini.

5

Molekul-molekul

selulosa

menurut

”model

miselar

rumbai”

membentuk bagian teratur sempurna atau kristalin, di dalamny atidak terdapat batas khusus sehingga dapat berubah menjadi bagian yang tidak teratur atau amorf. Di dalam selulosa alam, panjang kristalit sekitar 100-250 nm dengan penampang lintang (kemungkinan persegi) rata-rata 3 x 10 nm. Menurut model ini molekul selulosa berkesinambungan melalui sejumlah kristalit (Sjostrom, 1995) Setelah perlakuan terhadap irisan kayu dengan asam, kerangka lignin dinding sel tetap tinggal, kemudian dapat dipotong menjadi irisan ultratipis. Di dalam mikroskop elektron, irisan kayu tersebut menunjukkan konsentrasi lignin tinggi yang terdapat pada lamela tengan majemuk dan distribusi yang hampir sama pada dinding sekunder. Di samping itu dapat dilihat arah partikel lignin yang sesuai dengan fibril selulosa yang ada sebelumnya. Dikroisma bentuk lignin dalam sinar ultra violet yang disebabkan oleh tekstur selulosa dapat dilihat dalam irisan kayu spruce dan serat rami (Grant, 1947). Proses sulfat atau kraft dan proses soda merupakan dua teknik pokok pembuatan pulp alkalis. Teknik ini merupakan dasar untuk sejumlah proses alkalis termodifikasi yang meliputi pembuatan pulp kraft setelah tahap hidrolisis pendahuluan untuk menghasilkan

pulp. Natrium hidroksida

merupakan bahan kimia pemasak utama dalam kedua proses tersebut, sedangkan dalam pembuatan pulp sulfat natrium sulfida merupakan komponen aktif tambahan. Nama kedua proses ini diperoleh dari bahan kimia yang digunakan untuk mengimbangi hilangnya natrium hidroksida berupa natrium karbonat dan natrium sulfat (Grant, 1947). Kebutuhan alkali efektif dalam pemasakan kraft sekitar 150 kilogram natrium hidroksida per ton kayu. Sebagai hasil degradasi alkali terhadap polisakarida, maka sekitar 1,6 ekuivalen dengan asam yang dibentuk untuk setiap unit monosakarida yang lepas dari rantai. Dari banyaknya alkali yang dimasukkan, 60-70 persenya dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam hidroksi tersebut, sedangkan sisanya dibutuhkan untuk menetralkan asamasam uronat dan asetat (sekitar 10% alkali) serta produk-produk degradasi

6

lignin (25-30% alkali) (Sjostrom, 1995). Dalam proses soda dan kraft, kayu biasanya dimasak dengan larutan yang mengandung alkali 17 sampai 25 persen dari berat kayu kering selama 2 sampai 6 jam pada temperatur 165175 oC (Wise, 1952). Proses sulfat tidak hanya merupakan proses pembuatan pulp alkalis yang utama, tetapi sekaligus juga merupakan proses pulp yang paling penting. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa pulp kraft diperoleh dalam rendemen yang lebih tinggi dan dengan sifat-sifat yang lebih unggul bila dibandingkan dengan pulp soda (Grant, 1947). C.

BAHAN BAKU PULP Semua bahan yang mengandung serat dapat dijadikan sebagai bahan baku pulp (Siagian, 1989), di antaranya serat dari tumbuhan dan hewan. Beberapa serat yang berasal dari tumbuhan antara lain : a. Kapas. Kapas mengandung sekitar 95% selulosa. b. Kapuk. Serat kapuk pendek dan kasar mengandung 64% selulosa, 13% lignin dan 23% pentosan. c. Yute. Yute berasal dari tanaman Corehorus capsularis dan Corehorus olitorius. Yute memiliki struktur multiseluler yang terbuat dari sejumlah sel-sel pokok dari bagian silang poligonal yang tetap diikat oleh lignin dan hemiselulosa. d. Sisal (Agave Sisalana). Sisal berwarna putih sampai kekuning-kuningan. Serat yang dihasilkan kuat tapi tidak sefleksibel Abaca serta tahan terhadap air laut. e. Abaca (Manila Henep). Kekuatan seratnya baik dan dapat memanjang 2 sampai 4 % serta tahan terhadap jasad renik. Beberapa serat yang berasal dari hewan antara lain : a. Wool. Struktur molekulnya komplek, higroskopis dan reversibel karena dapat menyerap dan melepaskan air. b. Moshair. Terbuat dari bulu kambing Angora, strukturnya mirip wool. c. Cashmera. Terbuat dari kulit kambing tertentu seperti Kastimin.

7

d. Sutera merupakan filamen protein yang dikeluarkan oleh larva ulat untuk membentuk kepompong. D.

BAHAN PEMBUATAN PULP Bahan yang digunakan dalam pembuatan pulp pada penelitian ini adalah Jati Putih (Gmelina arborea) yang termasuk dalam famili : Verbenaceae dengan nama lokal/daerah Jati putih (Indonesia), gamari, gumadi (India), gamar (Bangladesh), yemane (Myanmar). Jati Putih (Gmelina arborea) menyebar alami di Nepal, India, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanka, Myanmar, Thailand, Laos, Kamboja, Vietnam dan Cina Selatan (Rachmawati et al., 2002). Pohon jati putih (Gmelina arborea) memiliki ukuran yang sedang, tinggi dapat mencapai lebih dari 30-40 m, batang silindris, diameter ratarata 50 cm dan kadang-kadang dapat mencapai 140 cm. Kulit halus atau bersisik, warna coklat muda sampai abu-abu.

Ranting halus licin atau

berbulu halus. Bunga kuning terang, mengelompok dalam tandan besar (30350 bunga per tandan). Daun bersilang, bergerigi atau bercuping, berbentuk jantung, ukuran 10-25 cm x 5-18 cm. Bunga sempurna, panjang mencapai lebih 25 mm, berbentuk tabung dengan 5 helai mahkota. Bunga mekar terjadi pada malam hari dan proses penyerbukan umumnya dilakukan oleh lebah (Rachmawati et al., 2002). Tanaman hutan Jati Putih (Gmelina arborea) dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Tanaman Hutan Jati Putih (Gmelina arborea). (Rachmawati et al, 2002)

8

Bagian lengkap pohon jati putih dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.

Gambar 2. Bentuk pohon (1), tandan bunga (2), bunga (3), buah (4), biji batu (5), penampang biji (6) yang terdiri dari (a) benih, (b) ruang kosong, (c) endokarp, (d) celah biji ) (Rachmawati et al, 2002). Di hutan alam, jenis ini selalu tersebar dan berkelompok dengan jenis lain dan banyak dijumpai di hutan Myanmar, Bangladesh dan hutan kering yang menggugurkan daunnya di India Tengah. Jati Putih (Gmelina arborea) sudah ditanam luas di berbagai negara Asia Tenggara termasuk Indonesia, Afrika Barat dan Amerika Selatan (Rachmawati et al., 2002). E.

BIAYA PRODUKSI Menurut Matz (1988), biaya produksi adalah total dari semua biaya material, biaya pekerja, dan biaya pabrik lainya/biaya overhead (sewa, listrik, pajak dan lainnya). Menurut Halim (2003), definisi biaya produksi adalah biaya-biaya yang berhubungan langsung dengan produksi dari suatu produk dan akan dipertemukan (dimatchkan) dengan penghasilan (revenue) di periode dimana produk itu dijual.

9

F.

METODE BAYES Metode Bayes merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk melakukan analisis dalam pengambilan keputusan terbaik dari sejumlah alternatif dengan tujuan menghasilkan perolehan yang optimal. Untuk menghasilkan keputusan yang optimal perlu dipertimbangkan berbagai kriteria (Marimin, 2004). Pembuatan keputusan dengan metode Bayes dilakukan melalui upaya pengkuantifikasian kemungkinan terjadinya suatu kejadian dan dinyatakan dengan suatu bilangan antara 0 dan 1. Namun seringkali hal ini dianggap sebagai probabilitas pribadi atau subyektif dimana bobot Bayes didasarkan pada tingkatan kepercayaan, keyakinan, pengalaman serta latar belakang pengambil keputusan (Marimin, 2004). Persamaan Bayes yang digunakan untuk menghitung nilai setiap alternatif sering disederhanakan menjadi : m

total nilai i   Nilai ij ( Krit j ) J I

di mana: Total Nilai i = total nilai akhir dari alternatif ke-i Nilai ij

= nilai dari alternatif ke-i pada kriteria ke-j

Krit j

= tingkat kepentingan (bobot) kriteria ke-j

i

= 1,2,3,...n; n = jumlah alternatif

j

= 1,2,3,...m; m = jumlah kriteria

Nilai peluang didapatkan dari suatu informasi awal yang dapat bersifat subyektif maupun obyektif. Nilai peluang ini dapat diperbaiki dengan adanya informasi tambahan yang didapat dari sejumlah percobaan. Informasi awal tentang nilai peluang ini disebut distribusi prior, sedangkan nilai peluang yang sedang diperbaiki dengan informasi tambahan disebut peluang posterior (Marimin, 2004). Menurut Marimin (2004), data yang didapat dari hasil percobaan dapat digunakan dalam proses pengambilan keputusan. Distribusi peluang posterior dari θ adalah suatu distribusi peluang bersyarat dari θdengan

10

diberikan X = x. Keputusan dicari dengan menghitung terlebih dahulu distribusi peluang posterior dari θ untuk setiap X =x, setelah itu dipilih aksi yang meminimumkan dugaan kerugian ln(a) yang serupa dengan pernyataan resiko, termasuk biaya percobaan. Untuk q yang diskrit perhitungan dugaan kerugian adalah:

ln (a)  E[( I (a,0))]   I (a, k )h | X  x (k ) h q | X=x (k) adalah distribusi peluang posterior diskrit. Untuk θ yang kontinyu, distribusi peluang posterior dinyatakan dalam hq | X=x (y), dengan perhitungan dugaan kerugian adalah: 

ln ( a)  E[( I ( a,0))]   I (a, y ) h  | X  x ( y ) dy 

11

III.

METODOLOGI PENELITIAN

A. PERSIAPAN BAHAN DAN ALAT Bahan baku utama yang yang digunakan adalah kayu Jati Putih (Gmelina arborea) dari Kecamatan Sipanganbolon, Kabupaten Simalungun Sumatera Utara. Bahan kimia yang digunakan adalah NaOH, Na2S, H2SO4, air aquades serta bahan kimia lainnya. Peralatan yang digunakan adalah chipper, sarana untuk menjemur kering udara, timbangan, oven, gelas ukur, gelas piala, gelas ukur, selang, ember logam, ember plastik derigen, gayung, tikar penjemur, pembungkus serpih, rotary digester, centricleaner, penyempurna uraian serat, box penyaring serta peralatan lainnya. B. PEMBUATAN PULP Metode yang dgunakan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan proses pembuatan pulp hingga menjadi pulp. Diagram alir penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 3. Serpih Jati Putih

Konsentrasi Alkali

Proses Pupling

Perhitungan Rendemen

Perhitungan Biaya Produksi

Kombinasi PH dan Konsentrasi Alkali Aktif Terbaik

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

pH

Penelitian ini dilakukan pada kondisi kombinasi pH dan konsentrasi alkali aktif yang berbeda menggunakan dua kali ulangan. Diagram proses pembuatan

pulp dengan cara kimia dapat dilihat pada Gambar 4. Serpih Prahidrolisis Pulping (Proses Sulfat / Kimia) Pencucian Penyempurnaan uraian serat Screening Pengurangan Kadar air

Gambar 4. Diagram Alir Proses Pembuatan Pulp Rayon 1. Persiapan Proses persiapan adalah proses pengambilan bahan baku pulp yang berasal dari alam hingga siap untuk diolah menjadi pulp. Pohon ditebang kemudian dipotong-potong menjadi dolok dengan panjang yang sama. a. Pengupasan Kayu yang berupa dolok kemudian dikupas atau dibuang kulitnya. Pengupasan biasanya dilakukan secara manual dengan alat pengupas. Tujuan pengupasan adalah untuk meningkatkan rendemen pulp, hal ini disebabkan kulit pohon memiliki kadar serat yang rendah. Setelah itu kulit pohon dapat dibuang atau dimanfaatkan untuk tujuan lain. Sedangkan dolok bagian dalamnya akan diproses lebih lanjut. b. Penyerpihan Proses penyerpihan dilakukan dengan memotong-motong kayu menjadi serpih. Dapat juga digunakan mesin chipper. Penyerpihan

13

adalah memotong kayu dolok menjadi bagian yang kecil berbentuk balok yang disebut wood chips. Serpih kayu (wood chips)

pada

umumnya berukuran panjang 1,5-2,5 cm, lebar 2-3 cm dan tinggi 3-5 cm. Penyerpihan bertujuan untuk mempermudah proses karena akan memperluas permukaan bahan yang diproses. c. Penjemuran Serpih dijemur selama beberapa hari hingga kering. Penjemuran dilakukan agar kadar air dalam serpih relatif homogen untuk mempermudah penghitungan bahan kimia yang dibutuhkan dalam proses pemasakan. 2. Proses Pulping a. Prahidrolisis (khusus untuk pulp rayon) Di dalam proses prahidrolisis perbandingan padatan dan cairan 4:1 (artinya empat bagian air berbanding satu bagian kayu), sehingga untuk satu kg kayu (kering oven) digunakan 4 liter air. Proses prahidrolisis dilakukan dengan alat Rotary Digester dengan suhu maksimum 160oC selama tiga jam. Setelah prahidrolisis selesai, serpih dicuci sampai bebas bahan kimia. Penentuan kadar air serpih sesudah prahidrolisis dilakukan dengan cara yang sama seperti cara di atas. Penentuan kadar air bertujuan untuk menentukan berat kering oven dan kebutuhan bahan kimia larutan pemasak. b. Proses Pulping (pemasakan/pembuatan pulp) Proses pulping dilakukan sesuai dengan tujuan akhir penggunaan pulp tersebut. Pulp rayon (lampiran) menggunakan proses kimia sulfat. Larutan pemasak yang digunakan yaitu bahan kimia ditambah dengan air murni menjadi suatu larutan dengan perbandingan larutan pemasak dan kayu (kering oven) sebesar 4:1 (artinya empat bagian larutan pemasak dan satu bagian kayu (kering oven)). Bahan kimia yang digunakan adalah Na2O yaitu campuran NaOH dan Na2S. Setelah kebutuhan Na2O dan berat air murni ditentukan,

14

dilakukan pemasakan pada suhu 170oC selama dua setengah jam. Setelah mencapai tekanan udara ketel dibuka. Selanjutnya dilakukan proses pencucian pulp sampai bebas dari bahan kimia yang ditandai dengan air pencuci dalam keadaan jernih dan pH netral. c. Pencucian Proses pencucian dilakukan agar pulp bebas dari bahan kimia. Pencucian dilakukan dengan air dengan menggunakan box saringan 60 mesh. Limbah air bekas pencucian tersebut dinamakan dengan lindi hitam. d. Penyempurnaan Uraian Serat Pulp dimasukkan ke dalam centricleaner. e. Screening Pulp yang sudah diuraikan, disaring dengan screening berukuran 60 mesh. Serat yang ditampung adalah yang lolos saringan 60 mesh dan tertampung pada saringan 80 mesh. Bagian yang tidak lolos saringan adalah pulp yang tidak matang yang sebagai reject. f. Pengurangan Kadar Air Pengurangan kadar air dilakukan dengan memasukkan pulp ke dalam

centrifuge atau pressure. Pulp dibentuk menjadi lembaran.

Selanjutnya dilakukan pengukuran rendemen pulp yang dihasilkan. 3. Uji Pulp a. Penetapan Rendemen Pulp Rendemen diperoleh dengan mengukur selisih berat serpih kering oven sebelum dilakukan proses pulping dengan berat pulp kering oven sesudah dilakukan proses pulping. Selisih tersebut dibagi dengan berat serpih kering oven sebelum dilakukan proses pulping dan dikali dengan 100%. b. Analisis Sisa Alkali dalam Lindi Hitam (Black Liquor). Sebanyak 25 ml larutan Black Liquor dimasukkan ke dalam labu ukur 500 ml. Kemudian ditambahkan 25 ml larutan BaCl2 10% lalu diencerkan dengan aquades sampai 500 ml. Campuran diaduk dan didiamkan sampai terjadi pengendapan. Sebanyak 25 ml larutan

15

jernihnya dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan 1 tetes indikator pp. Kemudian ditritasi dengan HCl sampai warna merah hilang. Sisa alkali dalam lindi hitam adalah jumlah NaOH dan Na2S yang dinyatakan sebagai Na2O yang tersisa dalam lindi hitam setelah pengolahan pulp. c. Uji Bilangan Kappa Sebanyak 500 ml air suling dimasukkan ke dalam gelas piala yang berisi 3-4 gram pulp kering oven. Kemudian diuraikan dengan blender sampai serat-serat terurai. Pulp yang telah terurai dimasukkan ke dalam gelas piala 2000 ml dan bilas dengan air suling secukupnya sampai mencapai 795 ml. Suhu air suling harus 25 + 2 oC. Sebanyak 100 ml larutan kalium permanganat dan larutan asam sulfat 100 ml dimasukkan ke dalam gelas piala 250 ml yang berisi contoh. Suhu di dalam penangas air berkisar 25 + 2 oC sambil terus diaduk. Gelas piala dibilas dengan air suling (< 5 ml), sehingga volumenya 1000 + 5 ml. Setelah 10 menit, reaksi dihentikan dan ditambahkan larutan kalium iodida 20 ml. Segera setelah bercampur tanpa penyaringan serat terlebih dahulu dilakukan titrasi yodium yang bebas dengan larutan natrium thiosulfat 0,2 N. Sebagai indikatornya ditambahkan beberapa tetes larutan kanji. Pemakaian larutan natrium thiosulfat dalam titrasi akan dihitung sebagai a ml. Larutan blanko dibuat dengan cara yang sama dengan di atas hanya saja tanpa menggunakan pulp. Hasil titrasi blanko akan dihitung sebagai b ml. Nilai bilangan kappa merupakan hasil kali kalium permanganat yang terpakai (p) dengan faktor koreksi (f) dibagi berat pulp yang dipakai (w). Kalium permanganat yang terpakai oleh pulp (p) diperoleh dengan mengurangkan blanko (b) dengan hasil (a) dikalikan dengan normalitas natrium thiosulfat. (b-a)N. Kemudian dibagi dengan 0,1. Bilangan Kappa adalah jumlah ml kalium permanganat (KMnO4) 0,1N yang terpakai oleh satu gram pulp kering oven sesuai dengan kondisi standar. Cara ini dapat dipakai untuk menentukan tingkat

16

kematangan, daya terputihkan, atau derajat delignifikasi pulp kimia dan semi kimia baik pulp belum putih ataupun setengah putih, di bawah rendemen 70%. Tingkat kematangan, daya terputihkan, dan derajat delignifikasi digunakan untuk menentukan kualitas pulp. C. Rancangan Percobaan Rancangan percobaan disusun untuk mengetahui pengaruh perlakuan pH dan konsentrasi alkali terhadap paramater kualitas pulp (rendemen, sisa alkali dan bilangan Kappa). Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dua faktorial, yaitu faktor pH dan KA adalah konsentrasi alkali. Masing-masing terdiri dari tiga taraf faktor pH (pH0 = 5, pH1 = 7 , pH2 = 9) dan dua taraf faktor KA (KA0 = 16%, KA1 = 18%) dengan dua ulangan (duplo), sehingga terdapat 12 unit percobaan. Model matematis yang digunakan untuk rancangan tersebut adalah:

Yijk = µ + pHi + KAj + (pH*KA)ij + Σ k(ij) dengan i = 1,2,3, ; j = 1,2; dan k = 1,2 ; dimana : Yijk

: Parameter respon dari pengaruh taraf ke-i faktor A dan pengaruh taraf ke-j faktor B pada ulangan ke-k.

µ

: Pengaruh rata-rata

pHi

: efek sebenarnya taraf ke i (faktor perlakuan pH)

KAj

: efek sebenarnya taraf ke j (faktor konsentrasi alkali)

pH*KAij

: efek kombinasi faktor taraf ke ij (faktor kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi alkali)

Σ (k)ij

: galat (error) kombinasi faktor taraf ke ij dan faktor taraf ke k. (Sudjana, 1992)

D. Analisis Biaya Proses Produksi Penentuan biaya proses produksi pulp dapat ditentukan berdasarkan perbandingan nilai rendemen (parameter proses) dan biaya bahan kimia

17

(parameter ekonomi) yang digunakan sebagai rasio dari keduanya. Selain itu, dilakukan pengambilan keputusan menggunakan Metode Bayes.

18

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Proses Pembuatan Pulp Rayon Pembuatan pulp di dalam penelitian ini menggunakan dua konsentrasi alkali yaitu 16% dan 18%. Konsentrasi alkali aktif 16% dipilih karena konsentrasi alkali aktif di bawah 16% tidak menghasilkan pulp dengan kualitas yang baik disebabkan pulp tidak matang. Konsentrasi alkali aktif 18% digunakan karena konsentrasi alkali aktif di atas 18% akan merusak pulp. Semakin kecil konsentrasi alkali aktif yang ditambahkan, semakin efisien proses pulpingnya, sebaliknya apabila konsentrasinya terlalu besar pulp akan terlalu matang sehingga merusak kualitas pulp. Menurut Siagian (1989), pemasakan pulp memakai alkali aktif 16% lebih baik dibandingkan menggunakan

konsentrasi 18% karena dapat menurunkan bilangan

permanganat dan derajat putih pulp. Penurunan ini cenderung merusak selulosa ditinjau dari penurunan selulosa alfa dan viskositas pulp serta naiknya bagian selulosa yang larut dalam alkali aktif. Berdasarkan nilai rendemen pulp yang tersaji pada Lampiran 2. diperoleh nilai ANOVA (Lampiran 4.) yang menunjukkan bahwa perlakuan pH dan konsentrasi alkali aktif berpengaruh nyata terhadap rendemen pulp, namun interaksi antara keduanya tidak berpengaruh nyata. Nilai pH pada tahap prahidrolisis berpengaruh terhadap rendemen pulp setelah proses pemasakan (pulping). Uji lanjut Duncan (Lampiran 4.) menunjukkan bahwa taraf perlakuan pH 5 berbeda nyata dibandingkan pH 7 dan 9. Pada penelitian ini, pH 5 menghasilkan rata-rata rendemen pulp yang terkecil sebesar 43,50%, sedangkan

pH 7 dan 9 masing-masing menghasilkan rata-rata rendemen

sebesar 49,41% dan 50,73%. Berdasarkan hasil penelitian pembuatan pulp rayon secara kimia sulfat oleh

Siagian

(1989)

berbahan

baku

kayu

Macadamia

(Macadamia

hildebrandii) dan Leda (Eucalyptus deglupta) diperoleh bahwa prahidrolisis serpih menggunakan pH 5 memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan pH 7 atau 9. Prahidrolisis pH 5 menghasilkan bilangan permanganat dan kadar

pentosan yang rendah, viskositas dan derajat putih pulp lebih tinggi sebanding dengan rendahnya bilangan tembaga, pentosan, kelarutan dalam alkali 16% dan 18%. Sedangkan prahidrolisis pada pH 7 menghasilkan pulp dengan kadar selulosa beta dan gamma, bilangan tembaga, serta kelarutan dalam alkali 10% dan 18 % paling tinggi pada pulp Macadamia dan Leda. B. Pembuktian Validasi Kualitas Pulp Pembuktian validasi kualitas pulp dilakukan dengan menjaga kestabilan kualitas pulp dalam enam kali percobaan (masing-masing duplo). Kualitas pulp dapat dilihat dari parameter sisa alkali dalam lindi hitam (Lampiran 1.). Lindi hitam merupakan bahan terbuang pasca proses pemasakan (pulping). Berdasarkan uji ANOVA (Lampiran 5.), diperoleh bahwa pH tidak berpengaruh nyata terhadap nilai sisa alkali dalam lindi hitam, sedangkan konsentrasi alkali berpengaruh nyata terhadap nilai sisa alkali dalam lindi hitam. Kombinasi pengaruh keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap nilai sisa alkali dalam lindi hitam. Berdasarkan Uji Lanjut Duncan (Lampiran 5.), sisa alkali dalam lindi hitam pada perlakuan konsentrasi alkali 16% lebih rendah dibandingkan konsentrasi alkali 18%. Konsentrasi alkali 18% menunjukkan proses pemasakan pulp yang efisien dan biaya produksi yang lebih ekonomis. Menurut Siagian (1989), pemasakan pulp memakai alkali aktif 16% lebih baik dibandingkan menggunakan konsentrasi 18% karena dapat menurunkan bilangan permanganat dan derajat putih pulp. Penurunan ini cenderung merusak selulosa ditinjau dari penurunan selulosa alfa dan viskositas pulp serta naiknya bagian selulosa yang larut dalam alkali aktif. Kualitas pulp dapat dilihat dari parameter sisa alkali dalam lindi hitam (Lampiran 1.). Lindi hitam merupakan bahan terbuang pasca proses pemasakan (pulping) dan bilangan Kappa. Berdasarkan uji ANOVA pada Lampiran 6. diperoleh bahwa faktor perlakuan pH berpengaruh nyata terhadap bilangan Kappa, sedangkan konsentrasi alkali tidak berpengaruh nyata terhadap bilangan Kappa. Kombinasi keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap bilangan Kappa.

20

Berdasarkan Uji Lanjut Duncan (Lampiran 5.), bilangan Kappa pada perlakuan pH 5 dan 7 berbeda nyata dengan pH 9, dimana bilangan Kappa pH 5 dan 7 jauh lebih kecil dibandingkan bilangan Kappa pada pH 9. Bilangan Kappa dapat dipakai untuk menentukan tingkat kematangan, daya terputihkan, atau derajat delignifikasi pulp kimia dan semi kimia baik pulp yang belum putih atau setengah putih di bawah rendemen 70%. Tingkat kematangan, daya terputihkan dan derajat delignifikasi digunakan untuk menentukan kualitas pulp (Siagian, 1989). Pada penelitian ini diperoleh nilai bilangan Kappa terbaik pada pH 5 dan 7 yang menunjukkan tingkat kematangan, daya terputihkan, atau derajat delignifikasi pulp kimia yang lebih cepat dibandingkan perlakuan pH 9. Hal ini menunjukkan bahwa kualitas pulp yang dihasilkan rendah ditandai dengan tingginya nilai bilangan Kappa pada semua konsentrasi alkali yang digunakan. Bilangan kappa dan sisa alkali dalam lindi hitam dapat menunjukkan kualitas pulp karena berpengaruh terhadap bilangan permanganat dan derajat putih pulp yang merupakan parameter dari penentuan kualitas pulp. Kualitas pulp juga dapat ditentukan dengan tingkat kematangan, daya terputihkan dan derajat delignifikasi. Nilai rendemen cenderung berubah bergantung dari bahan baku kayu yang digunakan, sehingga tidak menentukan validasi kualitas pulp yang dihasilkan. Kalau kita melihat dari segi teknis kualitas pulp dalam enam kali hasil percobaan akan nampak tidak tepat sama walaupun tidak berbeda nyata. Yang perlu diketahui adalah kami melakukan penelitian dalam ruang lingkup perhitungan biaya, sehingga yang terpenting adalah harga jual enam kali percobaan adalah sama.

C. Perhitungan Rasio Perhitungan rasio digunakan untuk menentukan proses pembuatan pulp yang efektif pada perlakuan pH dan konsentrasi alkali berbeda. Perhitungan rasio yang dilakukan adalah perbandingan antara parameter rendemen dan biaya bahan kimia dengan tujuan untuk menentukan biaya produksi pulp yang terbaik.

21

Perhitungan biaya pulping pada penelitian ini ditentukan berdasarkan kuantitas pulp yang dihasilkan yaitu rendemen pulp kimia dari Jati Putih yang tertinggi pada berbagai kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi alkali aktif (Tabel 1.). Tabel 1. Rendemen Pulp Kimia Jati Putih pada perlakuan pH dan konsentrasi alkali aktif yang berbeda. pH

Rendemen Pulp Alkali aktif 16%

Alkali aktif 18%

5

40,77

46,24

7

49,29

52,17

9

47,61

51,21

Tabel 1. menunjukkan bahwa perlakuan pH dan konsentrasi alkali aktif berpengaruh nyata terhadap rendemen pulp. Dari tabel di atas, rendemen perlakuan pH 5 dan konsentrasi alkali aktif 16% menghasilkan rata-rata rendemen pulp yang terkecil dan yang terbesar adalah pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 18%. Nilai tersebut tanpa memperhatikan kualitas pulp yang dihasilkan. Biaya pembuatan pulp ditentukan oleh penggunaan bahan kimia. Indonesia kaya akan sumber daya alam, sehingga relatif mudah menemukan sumber bahan bakunya. Namun tidak demikian halnya dengan bahan pendukung produksi seperti bahan-bahan kimia utama ataupun tambahan. Kebanyakan bahan kimia yang digunakan dalam proses produksi masih merupakan produk import. Biaya proses pembuatan pulp kimia pada penelitian ini cukup ekonomis karena menggunakan proses prahidrolisis yang diikuti dengan proses pemasakan sulfat. Menurut Harwood dan Kerr (1978), pulp hasil prahidrolisis yang diikuti dengan pemasakan sulfat lebih menguntungkan karena biaya produksinya murah dan dapat digunakan baik untuk kayu daun lebar maupun kayu daun jarum. Penentuan biaya proses pulping secara kimia yang terbaik dalam penelitian ini didasarkan pada pengaruh kombinasi perlakuan pH dan

22

konsentrasi alkali yang berbeda terhadap parameter rendemen, sisa alkali dalam lindi hitam dan bilangan Kappa (Lampiran 3.), serta hubungan hasil kombinasinya dengan biaya bahan kimia (Lampiran 2). Biaya penggunaan bahan kimia pada perlakuan pH dan konsentrasi bahan kimia aktif yang berbeda disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Biaya Penggunaan Bahan Kimia pada perlakuan pH dan konsentrasi bahan kimia aktif yang berbeda. pH

Biaya Bahan Kimia (Rp/gram pulp) Alkali aktif 16%

Alkali aktif 18%

5

2.678,8

3.011,2

7

2.582,4

2.904,5

9

2.701,8

3.039,4

Kombinasi perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16% membutuhkan rata-rata biaya bahan kimia yang terkecil sebesar 2.582 rupiah per gram pulp. Hal ini menunjukkan bahwa pH dan konsentrasi alkali aktif mempengaruhi efisiensi pulp. Tabel 2. menunjukkan bahwa perlakuan pH 5 dan 7 masing-masing menghasilkan biaya bahan kimia dan rata-rata biaya bahan kimia yang rendah, sedangkan pH 9 menghasilkan biaya bahan kimia yang tertinggi. Berdasarkan pengaruh konsentrasi alkali aktif, taraf perlakuan konsentrasi 16% menghasilkan rata-rata biaya penggunaan bahan kimia yang lebih rendah dibandingkan dengan konsentrasi 18%. Kombinasi perlakuan pH 5 dan 7 pada konsentrasi alkali aktif 16% menghasilkan efisiensi biaya bahan kimia yang terbaik. Kombinasi tersebut menghasilkan biaya bahan kimia proses pulping yang terendah. Berdasarkan pengaruh kombinasi pH dan konsentrasi alkali aktif terhadap parameter kualitas pulp dan biaya penggunaan bahan kimia, kombinasi pH 5 dan konsentrasi alkali aktif 16% merupakan kombinasi yang terbaik. Penentuan biaya proses produksi pulp dapat ditentukan berdasarkan perbandingan rendemen (parameter proses) dan biaya bahan kimia (parameter ekonomi). Rasio antara rendemen dan biaya bahan kimia pulp kimia Jati Putih (Gmelina Arborea) disajikan pada Tabel 3.

23

Tabel 3. Biaya Proses Pulping Berdasarkan Rasio Antara Rendemen dan Biaya Bahan Kimia Produk Pulp Kimia Jati Putih (Gmelina arborea) pH

Rasio Rendemen dan Biaya Bahan Kimia Aktif Alkali aktif 16%

Alkali aktif 18%

5

0.0152

0.0154

7

0.0191

0.0180

9

0.0176

0.0168

Tabel 3. menunjukkan bahwa pH 7 menghasilkan rasio rendemen dengan biaya bahan kimia aktif yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan pH 5 dan 9. Perlakuan konsentrasi alkali aktif 16% menghasilkan rasio rendemen dengan biaya bahan kimia aktif yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi 18%. Kombinasi perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16% menghasilkan rasio rendemen dengan biaya bahan kimia aktif yang tinggi. Hal ini memperkuat dugaan bahwa proses pulping terbaik dengan biaya penggunaan bahan kimia terkecil adalah pada perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16%. Kombinasi perlakuan proses pulping terbaik ini berdasarkan hasil rata-rata parameter kualitas (rendemen, sisa alkali dalam lindi hitam dan bilangan Kappa) sebesar 2.582 rupiah per gram pulp.

D. ANALISIS METODE BAYES Analisis metode bayes digunakan untuk mendukung penentuan proses pulping terbaik menggunakan parameter rendemen, bilangan Kappa, sisa alkali dan biaya bahan kimia. Pembobotan yang digunakan untuk rendemen dan biaya per gram pulp sebesar 0.5. Pembobotan ini dilakukan berdasarkan perbandingan pendapatan dan biaya (B/C) produk pulp yang berkualitas dapat sebanding bahkan melebihi nilai biaya yang dikeluarkan dalam proses produksi pulp. Diharapkan bobot nilai tersebut dapat mewakili kriteria proses pulping yang terbaik.

24

Tabel 4. Penilaian Alternatif Kombinasi pH dan Konsentrasi Alkali Aktif Menggunakan Metode Bayes Kriteria

Alternatif

Nilai Alternatif

Peringkat

2678.80

5377,99

2

46.24

3011.20

6045,52

5

A2B1

49.29

2582.40

5189,45

1

A2B2

52.17

2904.50

5835,09

4

A3B1

47.61

2701.80

5427,41

3

A3B2

51.21

3039.40

6104,41

6

BOBOT

0.5

0.5

Rendemen (%)

Biaya (Rp/g)

A1B1

40.77

A1B2

A1 = pH 5 A2 = pH 7 A3 = pH 9 B1 = Konsentrasi alkali aktif 16 % B2 = Konsentrasi alkali aktif 18 % Tabel 4. Menunjukkan bahwa berdasarkan metode Bayes alternatif kombinasi pH 7 kemudian 5 serta konsentrasi alkali aktif

16% sebagai

kombinasi terbaik karena menghasilkan kombinasi kriteria rendemen dan biaya dengan nilai alternatif terendah. Hal ini sesuai dengan rata-rata hasil parameter kuantitas dan kualitas proses pulping berdasarkan parameter rendemen dan perhitungan biaya proses pulping jati putih. Biaya penggunaan bahan kimia pada perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali 16% sebesar 2.582 rupiah per gram pulp.

25

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN Biaya pembuatan pulp dari kayu Jati Putih (Gmelina arborea) ditentukan oleh penggunaan bahan kimia saat proses pulping. Kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi alkali terbaik berdasarkan pada nilai rasio rendemen dan biaya bahan kimia proses pulping diperoleh pada perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16%. Biaya bahan kimia pada proses pulping jati putih (Gmelina arborea) yang terbaik adalah biaya bahan kimia proses pulping yang diperoleh pada kombinasi perlakuan pH 7 pada konsentrasi alkali aktif 16% sebagai nilai biaya bahan kimia untuk proses pulping yang dianjurkan dan tidak berbeda nyata. Kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi alkali terbaik berdasarkan pada nilai rasio rendemen dan biaya bahan kimia proses pulping adalah perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16%. Berdasarkan hasil metode bayes, produk pulp terbaik adalah produk yang diproses menggunakan kombinasi perlakuan pH 7 kemudian 5 dengan konsentrasi alkali 16% pada produksi pulp rayon jati putih (Gmelina arborea) yang sesuai dengan rata-rata hasil berdasarkan parameter rendemen dan perhitungan biaya bahan kimia pada proses pulping. Baik dengan menggunakan metode membandingkan ataupun dengan bantuan metode Bayes kita mendapatkan hasil kurang lebih sama yaitu, kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi alkali terbaik diperoleh adalah perlakuan pH 7 dan konsentrasi alkali aktif 16%. Biaya produksi yang dianjurkan adalah 2.582 rupiah per gram.

B. SARAN Industri kecil yang memproduksi pulp kraft secara sederhana (memproduksi pulp secara diskontinu) dapat menggunakan hasil penelitian ini untuk menghemat penggunaan bahan kimia.

DAFTAR PUSTAKA Achmadi, Suminar S. 1995. Kamus Kimia Terapan : Pulp dan Kertas. Pusat Pembinaan dan Pengembangan Bahasa. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta. Anonymous. 1981. Environmental Management In The Pulp and Paper Industry. Volume I. United Nations Environment Programme (UNEP). Moscow. Anonymous. 1963. Paperboard and Particle Board (Report). Food and Agriculture Organization. Italy Batubara, Ridwanti. 2006. Teknologi Bleaching Ramah Lingkungan. Karya Tulis. Departemen Kehutanan. Fakultas Pertanian. Universitas Sumatera Utara. Casey, James P (ed). 1980. Pulp and Paper. Volume I and II : Chemistry and Chemical Technology. John Wiley. New York. Casey, James P. 1967. Pulp and Paper Chemistry and Technology. Volume II: Papermaking. Interscience Publishers. New York. EPA. 2002. Profile of the Pulp and Paper Industry 2 nd Edition. U.S. Environmental Protection Agency. Pennsylvania ,Washington, DC, USA Grant, Julius. 1938. Wood Pulp. Chronica Botanica Company. Leiden. Holland. Gullichsen, Johan and Carl-Johan Fogelholm (ed). 2000. Chemical Pulping. Fapet Oy. Jyvaskyla. Finland. Halim, Abdul. 2003. Dasar-Dasar Akutansi Biaya Koehler, Arthur. 1924. The Properties and Uses of Wood. Mc Graw – Hill Book Company. New York. Matz, Usry, dan Hammer. 1988. Cost Accounting Panshin A.J., E.S. Harrar dan J. S. Bethel. 1962. Mc Graw Hill Book Company. New York. Paulapuro, Hannu (ed). 2000. Papermaking Part 1 : Stock Preparation and Wet End. Fapet Oy. Jyvaskyla. Finland. Paper Making and Paperboard Making. Mc Graw – Hill Book Company. New York. Page, D.H. 1969. The Physics and Chemistry of Wood Pulp Fibers. Special Technical Association Publication (STAP).

Rachmawati, H., D. Iriantono dan C. P. Hansen. 2002. Gmelina arborea Roxb. Informasi Singkat Benih. Indonesia Forest Seed Project (IFSP). Bandung. Siagian, Rena. 1989. Pengaruh pH Prahidrolisis Serpih dan Pemakaian Alkali Aktif Terhadap Sifat Pulp Rayon. Fakultas Pascasarjana. IPB. Sjostrom, Eero. 1995. Kimia KAYU. Dasar-dasar dan Penggunaan. Gajah Mada University Press. Standar Nasional Indonesia.1989. Persyaratan Pulp Biasa. Badan Standardisasi Nasional. Jakarta Wise, Louis E. and Edwin C. Jahn (ed). 1952. Wood Chemistry. Reinhold Publishing Corporation. New York.

28

LAMPIRAN

29

Lampiran 1. Persyaratan Pulp Rayon Biasa Parameter Selulosa alfa kelarutan dalam NaOH 18% (S-18) NaOH 10% (S-10) Sari (alkohol-benzena) Abu Besi sebagai Fe Viskositas Derajat putih Variasi kadar air.

Satuan %

Nilai minimum 90,5

% % % mg.kg mg/kg mPa.det % %

maksimum 6,5 maksimum 10,0 maksimum 0.3 maksimum 150 maksimum 8 minimum 18 minimum 90 Tidak lebih dari +1

Sumber : Standar Nasional Indonesia 14-0938 (1989)

30

Lampiran 2.

Nilai pH pH 5 pH 7 pH 9 pH 5 pH 7 pH 9

Data Perhitungan Biaya Bahan Kimia dalam Proses Pulping Jati Putih (Gmelina arborea) pada kondisi Proses yang Berbeda Konsentrasi alkali (%) 16

18

Komposisi Jumlah Bahan Kimia NaOH (g) 89.3 86.1 90.06 100.4 96.82 101.3

Na2S (g) 29.76 28.68 30.02 33.44 32.27 33.78

Biaya (Rp) 2678.8 2582.4 2701.8 3011.2 2904.5 3039.4

Keterangan : Harga bahan kimia berdasarkan pada data perkiraan harga balas/kaca tahun anggaran 2007 dari Laboratorium Kimia dan Serat Puslitbang Kehutanan Bogor. Harga Natrium Hidroksida (NaOH) teknis/g Harga Natrium Sulfide (Na2S)/g

: Rp. 20,-/g : Rp. 30,-/g

Rumus : Biaya = Harga bahan kimia (per gram) x Jumlah bahan kimia yang digunakan

31

Lampiran 3.

pH

Data Analisa Rendemen, Sisa Alkali dalam Lindi Hitam, dan Bilangan Kappa Pasca Proses Pulping Jati Putih (Gmelina arborea)

Konsentrasi alkali (%) 16

5 18 16 7 18 16 9 18

Ulangan 1 2 Rataan 1 2 Rataan 1 2 Rataan 1 2 Rataan 1 2 Rataan 1 2 Rataan

Rendemen (%) 40.38 41.16 40.77 46.02 46.47 46.25 49.93 48.65 49.29 55.00 49.34 52.17 50.20 45.03 47.62 52.10 50.32 51.21

Sisa Alkali (ml) 39.68 19.84 29.76 39.68 49.60 44.64 9.92 19.84 14.88 39.68 39.68 39.68 39.68 29.76 34.72 29.76 49.60 39.68

Bilangan Kappa 31.40 31.90 31.65 35.10 31.15 33.13 33.00 29.30 31.15 35.00 36.40 35.70 41.76 40.00 40.88 43.71 38.09 40.90

32

Lampiran 4.

Hasil uji sidik ragam dan uji Duncan pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap rendemen pulp

Uji sidik ragam pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap rendemen pulp F Tabel Jumlah Kuadrat Sumber F hitung db Kuadrat Tengah variasi 0.05 Rata-rata 1 27513,763 27513,763 5128,206 ,000 pH 2 118,359 59,180 11,030 ,010 KA 1 47,601 47,601 8,872 ,025 pH*KA 2 3,593 1,797 0,335 ,728 Galat 6 32,191 5,365 Total 12 27715,508 Uji lanjut Duncan pengaruh pH terhadap rendemen pulp pH Rata-rata Peringkat (α=0.05) 5 43,5075 A 7 49,4125 B 9 50,7300 B Keterangan: Huruf yang sama menyatakan rata-rata tidak berbeda nyata Huruf yang berbeda menyatakan rata-rata berbeda nyata Uji lanjut Duncan pengaruh Konsentrasi Alkali terhadap rendemen pulp Waktu Inkubasi (menit) Rata-rata Peringkat (α=0.05) 16 45,892 A 18 49,875 B Keterangan: Huruf yang sama menyatakan rata-rata tidak berbeda nyata Huruf yang berbeda menyatakan rata-rata berbeda nyata

33

Lampiran 5.

Hasil uji sidik ragam dan uji Duncan pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap sisa alkali

Uji sidik ragam pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap sisa alkali F Tabel Jumlah Kuadrat Sumber F hitung db Kuadrat Tengah variasi 0.05 Rata-rata 1 13785,097 13785,097 152,818 ,000 pH 2 262,417 131,209 1,455 ,305 KA 1 664,243 664,243 7,364 ,035 pH*KA 2 196,813 98,406 1,091 ,394 Galat 6 541,235 90,206 Total 12 15449,805 Uji lanjut Duncan pengaruh Konsentrasi Alkali terhadap sisa alkali Waktu Inkubasi (menit) Rata-rata Peringkat (α=0.05) 16 26,453 A 18 41,333 B Keterangan: Huruf yang sama menyatakan rata-rata tidak berbeda nyata Huruf yang berbeda menyatakan rata-rata berbeda nyata

34

Lampiran 6.

Hasil uji sidik ragam dan uji Duncan pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap Bilangan Kappa

Uji sidik ragam pengaruh pH dan Konsentrasi Alkali terhadap Bilangan Kappa F Tabel Jumlah Kuadrat Sumber F hitung db Kuadrat Tengah variasi 0.05 Rata-rata 1 15180,565 15180,565 2752,408 ,000 pH 2 172,127 86,063 15,604 ,004 KA 1 12,181 12,181 2,208 ,188 pH*KA 2 10,698 5,349 ,970 ,432 Galat 6 33,092 5,515 Total 12 15408,662 Uji lanjut Duncan pengaruh pH terhadap Bilangan Kappa pH Rata-rata Peringkat (α=0.05) 5 32,3875 A 7 33,4250 A 9 40,8900 B Keterangan: Huruf yang sama menyatakan rata-rata tidak berbeda nyata Huruf yang berbeda menyatakan rata-rata berbeda nyata

35

Lampiran 7. Tabel Pembuatan pulp

36

Lampiran 8. Diagram Produksi Pulp Di Amerika Serikat

37