KULIAH UMUM 2010 29 Desember 2010
PERANAN POLIMER SELULOSA SEBAGAI BAHAN BAKU DALAM PENGEMBANGAN PRODUK MANUFAKTUR MENUJU ERA GLOBALISASI Oleh: Ir. Yusup Setiawan, M.Eng. Balai Besar Pulp dan Kertas-Bandung
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA 1
PENDAHULUAN • Polimer merupakan ilmu pengetahuan yang sangat menarik, dinamis dan berkembang secara aplikatif. • Produk Polimer : kertas, plastik, ban dll. • Polimer merupakan molekul besar yang terbentuk dari unit – unit berulang sederhana.
2
• Tujuan utama proses pemutihan adalah untuk : - Meningkatkan derajat putih pulp, sehingga pulp tersebut sesuai untuk dibuat kertas dengan jenis tertentu - Proses pemutihan pulp tidak hanya membuat pulp menjadi lebih putih atau cerah, tetapi juga membuatnya stabil sehingga tidak menguning atau kehilangan kekuatan dan derajat putih selama penyimpanan - Mendapatkan pulp yang mempunyai sifat fisik dan sifat kimia sesuai yang diinginkan
43
PEMUTIHAN PULP KIMIA Tahapan/urutan pemutihan • Pemutihan pulp kimia biasanya dilakukan dengan beberapa tahap yang disingkat dengan simbol-simbol sebagai berikut: • • • • • •
Khlorinasi ( C ) : reaksi dengan gas klor dalam media asam Ekstraksi yang bersifat basa ( E) : pelarutan hasil reaksi dengan NaOH Hipokhlorinasi ( H ) : reaksi dengan hipokhlorit dalam larutan basa Khlor Dioksida ( D ) : reaksi dengan ClO2 dalam media asam. Peroksida ( P ) : reaksi dengan peroksida dalam media alkali. Oksigen ( O ) : reaksi dengan oksigen pada tekanan tinggi dalam media alkali. • Ozon (Z) : reaksi dengan ozon dalam media asam. • (Dc) atau ( CD ) : campuran gas klor dan khlordioksida. 44
DIAGRAM PROSES CONVENTIONAL BLEACHING Air proses
Air proses
Pulp Putih
Pulp coklat
C
Buangan asam
E
D
E
D
Buangan alkali 45
MODIFIKASI PROSES PEMUTIHAN PULP • Pemutihan pulp dengan klor sampai awal tahun 90-an masih banyak digunakan pada banyak industri pulp dan kertas di seluruh dunia. • Klor telah banyak digunakan pada proses pemutihan pulp karena sifat-sifatnya yang reaktif, efektif dan menghasilkan pulp dengan sifat fisik dan derajat putih tinggi. • Disamping itu harga klor yang relatif murah membuatnya sangat menarik dan sulit digantikan dengan bahan-bahan kimia yang lain.
46
MODIFIKASI PROSES PEMUTIHAN PULP • Proses pemutihan pulp dengan klor ternyata menimbulkan persoalan lingkungan yang sangat serius dan menjadi titik permasalahan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas. • Dampak negatif yang ditimbulkannya adalah pada buangannya yang berupa senyawa klor-organik. • Adsorbable organic halogen (AOX) telah digunakan sebagai parameter yang menyatakan tingkat pencemaran yang berbahaya dan digunakan diseluruh dunia.
47
• Seiring dengan era globalisasi yang merambah negara-negara diseluruh dunia saat ini dengan ditandai adanya global trends yang terdiri dari : - Pasar terbuka (open market economic system) - Aspek lingkungan (environmental aspect) - Sasaran pulp dan kertas yang kompetitif • Teknologi pembuatan pulp dan kertas yang bersifat “ramah lingkungan” (environmentally friendly) berkembang sangat pesat. Aspek lingkungan yang dominan pada industri pulp dan kertas terletak pada proses pemutihan.
48
ALTERNATIF PENURUNAN AOX • • • • • • • • •
memperbaiki sistem pengulitan (debarking) delignifikasi berlanjut pada digester delignifikasi oksigen perbaikan ekstraksi pada pemutihan pulp dengan menambahkan oksigen atau peroksida pemakaian enzim substitusi klordioksida ditingkatkan sampai 100% teknologi ECF (Elemental Chlorine Free) teknologi TCF (Totally Chlorine Free) teknologi TEF atau closed cycle mill. 49
TEKNOLOGI PEMUTIHAN PULP RAMAH LINGKUNGAN • ECF (ELEMENTAL CHLORINE FREE) • TCF (TOTALLY CHLORINE FREE)
50
ECF BLEACHING • Proses pemutihan dengan sistem ini tidak memakai klor dalam bentuk elemen (Cl2) • Hipoklorit (NaOCl) juga tidak diperbolehkan karena akan membentuk kloroform dalam air • Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam pemutihan ini antara lain : D (ClO2) : senyawa ini menggantikan klor (Cl2) E (NaOH) O (O2) P (H2O2) Kadang-kadang dapat dikombinasikan dengan ozon (O3) 51
Diagram Proses ECF Bleaching Air proses
Air proses
Pulp putih
Pulp coklat
O
D
Eo
D
D
Buangan asam 52
TCF BLEACHING • Proses pemutihan dengan sistem ini tidak memakai klor dalam bentuk elemen (Cl2) maupun dalam bentuk senyawa (NaOCl dan ClO2) • Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam pemutihan ini antara lain : Z (O3) (ozon) : senyawa ini menggantikan peran D E (NaOH) O (O2) P (H2O2) Q (chelating agent) 53
PROSES PEMBUATAN KERTAS Pembuatan kertas umumnya merupakan suatu gambaran proses sederhana karena meliputi suatu aliran linier dari bahan-bahan yang melewati proses hingga menjadi produk layak jual. Unit ‐ Serat Penyediaan Stok ‐ Air (Stock Preparation) ‐ Bahan kimia
Pembentukan Lembaran (Forming/Wire)
Pengempaan (Pressing)
Kertas
Penyempurnaan (Finishing)
Pengeringan (Drying)
Diagram alir pembuatan kertas 54
1. Unit Penyediaan Stok • Berfungsi untuk menyiapkan stok yang homogen yang diperlukan untuk pembuatan kertas. • Untuk mendapatkan sifat akhir kertas yang sesuai dengan penggunaannya, maka serat mengalami proses modifikasi dan pencampuran dengan bahan kimia tertentu. • Campuran diencerkan menggunakan air pasi (white water) yang berasal dari air buangan mesin kertas dengan konsistensi sekitar 0,5% selanjutnya siap dikirim ke mesin kertas.
55
Tabel . Fungsi dan Peralatan Penyediaan Stok No
Fungsi
Nama Alat
1
Penguraian serat (pulp kering/broke)
Pulper
2
Penyimpanan bubur serat
Chest
3
Pengaturan konsistensi stok
4
Pengembangan sifat serat
5
Pengukuran dan pencampuran stok
6
Penghilangan kontaminan ringan dari stok Penghilangan kontaminan berukuran lebih besar dari serat
7 8
Penghilangan udara dari stok
Pengatur konsistensi Beater/Refiner Stock proportioner Cleaner Screen Stuffbox, Deculator
56
2. Unit Mesin Kertas • Fungsi mesin kertas (forming, pressing dan drying) utamanya adalah untuk memisahkan air dari serat yang telah membentuk lembaran secara bertahap. • Unit mesin kertas terdiri dari: a) Headbox b) Bagian Pembentukan (Wire Part atau Forming Section) c) Bagian Pengempaan (Pressing Unit) d) Bagian Pengeringan (Drying Unit) e) Bagian Penyempurnaan (Finishing Unit)
57
a) Headbox : menerima aliran stok dari unit penyediaan stok menyebarkannya menjadi aliran selebar mesin kertas. mendistribusikan aliran stok secara seragam (konsistensi, aliran dan tekanan) agar dapat membentuk lembaran dengan formasi dan gramatur yang seragam.
b) Bagian Pembentukan (Wire Part atau Forming Section) : Pemisahan serat dari air dengan cara gravitasi
c) Bagian Pengempaan (Pressing Unit) mengeluarkan air secara mekanis, dan mengurangi kekasaran permukaan lembaran (Padatan = 40% dan air = 60%).
d) Bagian Pengeringan (Drying Unit)
Menguapkan sisa air 58
e). Bagian Penyempurnaan (Finishing Unit) Pengerjaan kertas agar diperoleh kertas siap jual. Kertas dijual dalam bentuk rim atau gulungan.
59
DERIVAT SELULOSA I. Selulosa Ester A. Anorganik 1) Nitrat 2) Xantat, dll B. Organik 1) Asetat 2) Propionat, dll
II. Selulosa Eter
II. Selulosa Eter B. Water - soluble 1) Sodium carboxymethylcellulose (CMC) 2) Hydroxyethylcellulose 3) Methylcellulose 4) Methylhydroxyethylcellulose dll
A. Organosoluble and thermoplastic 1) Etil selulosa 2) Etil hidroksi selulosa, dll
60
