ITS-NonDegree-17106-2308030050-Chapter1.pdf

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar belakang

Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya (mekanis, semikimia, kimia). Pulp terdiri dari serat-serat (selulosa dan hemiselulosa) sebagai bahan baku kertas (http://id.wikipedia.org/wiki/Pulp).

Sejarah pembuatan pulp tidak lepas dari sejarah kertas. Pertama kali orang menulis diatas batu, kemudian kulit kayu, daun-daun, gading, tulang, kulit lembaran lilin, gua-gua. Orang Mesir kuno membuat catatan mereka juga pada lembaran tanah liat. Antara tahun 2500 dan 2000 SM, orang Mesir menulis diatas daun Papyrus yaitu pohon tinggi yang tumbuh di sepanjang sungai Nil. Tanaman ini sering disebut dengan nama Water Reed Cyperus Paptrus, yang akhirnya kata papyrus inilah orang Eropa menyebutnya sebagai papier atau papper. Karena kekurangan daun papyrus di daerah Perganum, sehingga orang-orang disitu memakai kulit binatang yang direntangkan dan dihaluskan lalu hasil catatannya mereka simpan dalam gulungan yang terbuat dari batang kayu papyrus maupun dari kulit binatang, yang mereka sebut sebagai Parchment (Microsoft@Encarta@97 Encyclopedia, 1993-1996).

Kertas pertama kali ditemukan di Tiongkok pada zaman dinasti Han. Catatan dari Tiongkok menyebutkan bahwa kertas pertama kali ditemukan oleh Tsai Lung, yaitu seorang perwira dari kaisar Ho

I-2 Tugas Akhir

Pabrik Pulp dari Batang Kenaf Program Studi dengan Proses Kraft D3 Teknik Kimia FTI-ITS Menggunakan Bleaching Enzym Lakase

pada tahun 105 sesudah Masehi. Pada saat itu orang membuat kertas dengan mencelupkan potongan-potongan bambu dalam larutan susu kapur dan kemudian dipukul-pukulkan untuk memisahkan serat-seratnya. Mereka juga dapat membuat kertas dari serat-serat kayu, serat-serat hamp, dan kain-kain bekas (Microsoft@Encarta@97 Encyclopedia, 1993-1996).

Teknik membuat kertas mengalami perkembangan yang sangat cepat di Eropa Selatan pada akhir abad ke XIV. Industri kertas berkembang mulai dari Eropa Selatan ke Spanyol, Perancis, Jerman, dan Inggris. Teknik membuat kertas semakin maju setelah adanya dua penemuan besar. Penemuan besar yang pertama adalah teknik membuat kertas dengan ban saringan kawat berjalan yang tak berujung. Teknik ini ditemukan oleh seorang yang berkebangsaan Perancis yaitu Louis Robert pada tahun 1799. Hasilnya adalah lembaran kertas yang panjang dan digulung. Oleh karena itu harga kertas dapat ditekan lebih rendah. Sedangkan penemuan yang kedua adalah teknik membuat kertas dari bahan baku serat-serat kayu. Teknik ini ditemukan pada pertengahan abad XIX. Sebelumnya, bahan baku kertas adalah kapas dan kain-kain bekas. Pada akhirnya, pemakaian bahan baku dari serat-serat kayu menjadi pilihan utama karena jumlah kain-kain bekas sudah tidak mencukupi kebutuhan untuk membuat kertas (Microsoft@Encarta@97 Encyclopedia, 1993-1996).

Louis Robert menjual penemuannya kepada M. Didot dan John Gamble. Kemudian penemuan Louis Robert mengalami perubahan-perubahan. Kemudian pada tahun 1804 mereka menjual lagi

Tugas Akhir I-3

Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS

Pabrik Pulp dari Batang Kenaf dengan Proses Kraft Menggunakan Bleaching Enzym Lakase

Program Studi D3 Teknik Kimia FTI ITS

penemuan ini pada Fourdinier bersaudara, yaitu Henry dan Scaly yang berkebangsaan Inggris. Sampai sekarang mesin ini tetap dinamakan mesin Fourdinier. Tahun 1809, John Dikinson menemukan mesin silinder (James P.Casey, 1951). Dalam perkembangan teknik membuat kertas ini, Keller of Saxony berhasil menemukan proses mekanis membuat cara bubur kertas dari kayu. Watt dan Burges menemukan proses soda pada tahun 1825-1854. Tahun 1866, seorang ahli kimia yang berkebangsaan Amerika, Treghmen dihadiahi hak patent dasar dari Inggris untuk proses sulfit, tetapi proses komersialnya dilakukan oleh seorang ahli kimia dari Swedia Cedkman yang mulai membuat bubur Pulp dengan proses sulfit. Komersialnya dilakukan di Bergirk, Swedia pada tahun 1874 (James P.Casey, 1984).

Proses sulfat atau proses kraf dikembangkan oleh Dahl pada tahun 1879 di Danzig. Proses sulfat ini mulai ada di Amerika Serikat pada tahun 1908. Pada waktu itu, pembuatan pulp adalah 48% dengan cara mekanis, 40% dengan cara sulfit dan 12% dengan cara soda (James P.Casey, 1984).

Industri pulp dan kertas Indonesia di mulai dengan didirikannya pabrik Padalarang (1923) dan Leces (1939) dengan kapasitas masing-masing 10 ton/hari atau 3.000 ton/tahun. Sekarang 1 pabrik besar di Indonesia mampu memproduksi 3.000 ton tersebut dalam 8 jam. Dalam 1970an terdapat 7 pabrik / proyek, yang kesemuanya milik Negara, dengan jumlah kapasitas 50.000 ton/th kertas. Sejak 1970an tersebut modal swasta mulai ikut aktif mendirikan pabrik, sehingga dalam 2006 ini tercatat 80

I-4 Tugas Akhir


perusahaan pulp & kertas, dengan jumlah kapasitas 6,5 juta ton/th pulp dan 10 juta ton/th kertas. Semua jenis kertas telah diproduksi di Indonesia dan ada kelebihan untuk diekspor. Dalam 2005 tercatat kapasitas pulp 6,5 juta ton, produksi 5,5 juta ton, konsumsi dalam negeri 3,8 juta ton ekspor 2,6 juta ton, sedang untuk kertas, kapasitas 10 juta ton, produksi 8,2 juta ton, konsumsi 5,5 juta ton, ekspor 3 juta ton. Nilai ekspor pulp, kertas dan produk-produk kertas USD. 3,33,5 milyar. Pasar buku tulis di Timur Tengah boleh dikata telah dikuasai Indonesia. Seperti Pemilu-pemilu sebelumnya, Pemilu 2004 pun sepenuhnya menggunakan kertas dalam-negeri. Dalam 2003 Indonesia menempati peringkat 9 dalam produksi pulp dunia dan peringkat 12 dalam produksi kertas dunia (http:// puslitsosekhut.web.id). Pertumbuhan Industri Pulp dan kertas di Indonesia memperlihatkan kemajuan pesat. Pada awal Pelita IV tercatat pabrik pulp dan kertas dengan kapasitas 575.700 ton per tahun dan pada akhir Pelita IV ada 36 pabrik dengan kapasitas 1.210.000 ton per tahun (Dirjen IKD,1988). Sejalan dengan hal tersebut di atas kebutuhan akan bahan baku dirasakan semakin meningkat sehingga diperlukan suatu usaha penyediaan bahan baku yang kontinyu. Secara potensial Indonesia mempunyai kemampuan dalam sumber daya alam untuk menyediakan dan mengembangkan sumber selulosa baik bahan baku bukan kayu maupun bahan baku kayu (James P.Casey, 1951).

Tugas Akhir I-5




Gambar I.1 Perkembangan Ekspor-Impor Pulp Periode Oktober 2007 s/d Maret 2008

Gambar I.2 Perkembangan Ekspor-Impor Kertas Industri Periode Oktober 2007 s/d Maret 2008

Ekspor Pulp Januari-Maret (Triwulan I) 2008 terlihat dalam Gambar I.1. periode Oktober-Desember 2007 (Triwulan IV) menurun sebesar 2,2 persen menjadi 324,3 Juta US$ dari sebelumnya sebesar 331,6 Juta US$. Sementara itu Impor mengalami peningkatan sebesar 45,2 persen dari sebelumnya sebesar 162 Juta US$ menjadi 236 Juta US$ seperti terlihat dalam Gambar I.1

I-6 Tugas Akhir


Ekspor Kertas Industri Januari-Maret (Triwulan I) 2008 dibandingkan dengan periode Oktober-Desember 2007 (Triwulan IV) meningkat sebesar 12,27 persen menjadi 76,3 Juta US$ dari sebelumnya sebesar 68 Juta US$. Sementara itu Impor mengalami peningkatan sebesar 31,26 persen dari sebelumnya sebesar 88,6 Juta US$ menjadi 116,3 Juta US$ seperti terlihat dalam Gambar I.2 (http://www.kemenperin.go.id/ind/publikasi/laporan_k

omoditi /triwulan12008.pdf). Di sisi lain, perkembangan dunia pendidikan di

Indonesia yang cukup pesat akhir-akhir ini menimbulkan kebutuhan akan buku yang berasal dari kertas yang semakin meningkat pula. Kayu, sebagai bahan baku utama kertas saat ini sudah sangat terbatas jumlahnya. Lahan yang kritis dan pemanasan global telah membuat orang untuk berpikir mencari bahan baku alternatif lain untuk menggantikan peran kayu dalam industri pulp dan kertas. Tabel I.1 Data Import, Eksport, Produksi dan

Konsumsi Pulp di Indonesia dalam ton tahun produksi import eksport Konsumsi

1997 3058450 943970 1186020 2816400

1998 3430000 839510 1656740 2612770 1999 3694630 956960 1179400 3472190

2000 4089550 768590 1329460 3528680

2001 4665920 564130 1698580 3531470

2002 4969000 825700 2245200 3549500 2003 5194310 735560 2375250 3554620

2004 5208680 899050 2476960 3630770

Tugas Akhir I-7




2005 5467540 885580 2562970 3790150

2006 5672210 922520 2800680 3794050 *)Sumber : Data Balai besar pulp dan kertas.

Penggunaan serat kenaf sebagai bahan baku pulp pada pabrik pulp dan kertas merupakan salah satu cara untuk memanfaatkan tanaman serat yang penggunaannya masih sebatas untuk produksi karung goni di Indonesia karena mempunyai kandungan selulosa yang besar, di samping untuk menggantikan kayu sebagai bahan baku utama. Selain itu ketersediaannya pun melimpah dengan lahan yang cukup luas dapat dikembangkan penanaman tanaman kenaf tersebut. Tanaman kenaf juga memiliki umur produktif yang relatif pendek, yaitu 3,5 bulan sampai empat bulan dan tanaman kenaf dapat ditanam sepanjang tahun dan tak tergantung musim.

Direncanakan mendirikan pabrik pulp pada tahun 2013. Dari hasil regresi data ekspor, import, produksi dan konsumsi pulp pada tahun 1997-2006 didapatkan data-data untuk perkiraan tahun 2013 adalah sebagai berikut : Import = 26.000.000 kg = 260.000 ton Eksport = 13.000.000 kg = 130.000 ton Produksi = 2.600.000.000 kg = 26.000.000 ton Konsumsi = (import + produksi) eksport

=(260.000+26.000.000)130.000 ton = 26.130.000 ton

% pertumbuhan nasional = konsumsi(2013)konsumsi(2008) : konsumsi (2008)

selisih tahun = 26.130.00010.102.276 : 10.102.276

I-8 Tugas Akhir


5 = 0,3 %

Produksi Pabrik Pulp dengan lahan tanam kenaf 1000ha. 1ha = 20-24 ton/panen (4-5 bulan), sehingga 1000ha = 40.000-48.000 ton/th dan dengan asumsi adanya pabrik pulp lain yang masih beroperasi dan jumlah bahan baku yang tersedia, maka kapasitas pabrik baru yang akan beroperasi adalah 0.0005% dari total peluang yang ada, sehingga didapat: Kapasitas produksi = 0.0005% x 26.130.000 ton

= 20.000 ton / tahun = 60 ton/hari Masa kerja dalam satu tahun dianggap 330 hari

kerja. Direncanakan membuat pabrik pulp dari batang kenaf dengan kapasitas 40.000 ton / tahun, dimana produk nantinya diutamakan untuk pemenuhan kebutuhan nasional dan internasional yang masih potensial (export oriented). Pabrik didirikan di kawasan Kutai, Kalimantan Timur. Dasar-dasar pemilihan lokasi pabrik di daerah tersebut adalah dikarenakan daerah tersebut merupakan salah satu kawasan yang memiliki lahan luas dan areal iklim yang cocok untuk tumbuhnya tanaman kenaf di Kalimantan Timur, terdapat sungai besar (Sungai Mahakam) yang membantu sistem utilitas dan pengolahan limbah serta transportasi yang mudah sehingga meminimalisir biaya dalam segi pengadaan bahan baku.

I.2 Dasar Teori

Kenaf (Hibiscus cannabinus) merupakan tumbuhan asli Afrika. Pada beberapa daerah selatan Sahara. Kenaf merupakan tumbuhan liar dan

Tugas Akhir I-9




tumbuhnya luas seperti sayuran. Program eksklusif pengembangan kenaf dimulai pada tahun 1920 di daerah Caucasus di Rusia dan dari sini diperkenalkan ke China dan sekarang tersebar luas di daerah tropik dan subtropik. Kenaf sering dikembangkan sebagai tanaman berserat. Kenaf diperkenalkan di Indonesia dari India pada tahun 1904. Serat kering kenaf digunakan untuk pabrik tekstil kasar seperti karung, untuk mengepak hasil pertanian dan industri dan juga dibuat gumpalan benang ikat, tali dan alas sepatu. Di beberapa negara serat ini dibuat karpet dan permadani. Di Asia Tenggara produksi kenaf jumlahnya kecil yaitu di Indonesia dan Thailand. Hampir semua serat kenaf diproses untuk kalangan domestik sehingga untuk perdagangan internasional sangat kecil. Serat yang dikenal disebut dengan kenaf tetapi kadang ada yang menggunakan dengan nama serat rossele.

Keunggulan komoditas kenaf adalah: berumur pendek (4-5 bulan), mampu beradaptasi di berbagai lingkungan tumbuh marjinal, seperti lahan banjir (bonorowo), podsolik merah kuning, gambut dan tadah hujan. Gangguan hama dan penyakit sedikit dan biaya produksi rendah. Di samping multiguna, kenaf juga termasuk komoditas ramah lingkungan karena mudah terdegradasi dan selama pertumbuhannya dapat menangkap karbondioksida (CO2) di udara sehingga dapat mengurangi pencemaran udara.

Serat kenaf merupakan bahan mentah yang ramah lingkungan yang tersedia untuk beberapa kegunaan khususnya kertas (sendiri atau campuran dengan hardwood), pabrik non-woven, geotekstil, dan semi-rigid, dan lapisan untuk packing dan hiasan. Selanjutnya seluruh batang kenaf cocok untuk

I-10 Tugas Akhir


menggantikan softwood sebagai bahan mentah pembuatan kertas. Dunia menghasilkan kenaf 1,2 ton serat kering perhektar, pada periode 1997-2001. Rata-rata pernegara adalah sebagai berikut: Indonesia 1,4 t/ha, Thailand 1,6 t/ha, India 1,7 t/ha, dan China 2,4 t/ha. Batang kenaf biasanya direndam (retting) pada periode 10-15 hari pada keadaan hangat (>300oC) untuk membebaskan serat dari reaksi enzimatis oleh mikroorganisme. Efisiensi retting tergantung dari faktor varietasnya, kematangan, kualitas air, aktivitas mikroorganisme dan temperatur siang dan malam. Retting harus dibawa dan dibersihkan dengan air secara perlahan dengan perbandingan 1:20 untuk biomassa tanaman dan massa air. Pada tahap penggenangan di air, ada tambahan urea (0.01% dari berat tanaman kenaf) yang akan mempercepat proses retting dan melepaskan warna coklat. Ketika retting sudah lengkap, serat distrip secara manual dari batang, kemudian dicuci seluruhnya di air bersih dan dikeringkan dari debu dan pasir.

Pada saat ini tanaman kenaf dibuat sebagai bahan baku pembuatan kain karung goni. Kain karung goni dibuat dari serat kulit batang (bast fiber) dari tanaman Kenaf (Hibiscus canabinus), Rosella (Hibiscus sabdariffa), dan Jute (Corchorus cap sularis). Tanaman tersebut banyak tumbuh di daerah tropis seperti Indonesia. Umumnya panjang serat ini (individual cells) 3-5 mm dengan mengandung lignin 13 % dan sebagian besar mengandung selulosa 71% (Febriyanto, 2004).

Pulp adalah bahan setengah jadi, apabila diolah lebih lanjut akan menghabiskan kertas, serat rayon dan derivat cellulosa lainnya. Bahan baku utama untuk

Tugas Akhir I-11




pembuatan pulp ini adalah selulosa. Selulosa dapat diperoleh dari tumbuh-tumbuhan berserat. Unsur utama tumbuhan berserat ada tiga, yaitu :

- selulosa = 45,80 % - pentosan = 25,90 % - lignin = 22,60 % Menurut Darusetyo.R (2002), kayu sebagai

bahan dasar dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara lain : Selulosa, tersusun atas molekul glukosa rantai lurus dan panjang yang merupakan komponen paling disukai dalam pembuatan kertas karena panjang, dan kuat. Hemiselulosa, tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang. Hemiselulosa lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam proses pulping. Lignin, adalah jaringan polimer fenolik tiga dimensi yang berfungsi merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pulping kimia dan proses pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selusosa secara signifikan. Ekstraktif, meliputi hormon tumbuhan, resin, asam lemak dan unsur lain. Komponen ini sangat beracun bagi kehidupan perairan dan mencapai jumlah toksik akut dalam effluent indsutri kertas.

I.2.1 Selulosa

Komponen utama penyusun jaringan dinding sel tumbuh-tumbuhan pada umumnya adalah selulosa. Selulosa adalah polimer alam berupa zat karbohidrat (polisakarida) yang mempunyai serat dengan warna putih, tidak dapat larut dalam air dan pelarut organik.

I-12 Tugas Akhir


Selulosa mempunyai rumus molekul 2(C6H10O5)n, dengan n adalah derajat polimerisasi. Panjang suatu rangkaian selulosa tergantung pada derajat polimerisasinya. Semakin panjang suatu rangkaian selulosa, maka rangkaian selulosa tersebut mempunyai serat yang lebih kuat, lebih tahan terhadap pengaruh bahan kimia, cahaya, dan mikroorganisme. Selulosa dapat dibedakan menjadi (James P.Casey, 1984):

a. selulosa Selulosa untuk jenis ini tidak dapat larut dalam larutan NaOH dengan kadar 17,5% pada suhu 200C dan merupakan bentuk sesungguhnya yang telah dikenal sebagai selulosa.

b. selulosa Jenis dari selulosa ini mudah larut dalam larutan NaOH yang mempunyai kadar 17,5% pada suhu 200C dan akan mengendap bila larutan tersebut berubah menjadi larutan yang memiliki suasana asam.

c. selulosa Untuk selulosa jenis ini mudah larut dalam larutan NaOH yang mempunyai kadar 17,5% pada suhu 200C dan tidak akan terbentuk endapan setelah larutan tersebut dinetralkan. Alpha selulosa sangat menentukan sifat tahanan kertas, semakin banyak kadar alpha selulosanya menunjukkan semakin tahan lama kertas tersebut . Dan memiliki sifat hidrifilik yang lebih besar pada gamma dan beta selulosa daripada alpha selulosanya.

Tugas Akhir I-13




Sifat-sifat selulosa

Menurut D. Fengel dan G. Wenger (1995) mengatakan bahwa sifat-sifat selulosa terdiri dari sifat fisika dan sifat kimia. Selulosa dengan rantai panjang mempunyai sifat fisik yang lebih kuat, lebih tahan lama terhadap degradasi yang disebabkan oleh pengaruh panas, bahan kimia maupun pengaruh biologis. Sifat fisika dari selulosa yang penting adalah panjang, lebar dan tebal molekulnya. Sifat fisik lain dari selulosa adalah:

1. Dapat terdegradasi oleh hidrolisa, oksidasi, fotokimia maupun secara mekanis sehingga berat molekulnya menurun

2. Tidak larut dalam air maupun pelarut organik, tetapi sebagian larut dalam larutan alkali

3. Dalam keadaan kering, selulosa bersifat higroskopis, keras dan rapuh. Bila selulosa cukup banyak mengandung air maka akan bersifat lunak. Jadi fungsi air disini adalah sebagai pelunak.

4. Selulosa dalam kristal mempunyai kekuatan lebih baik jika dibandingkan dengan bentuk amorfnya. Proses pembuatan pulp adalah contoh

perlakuan fisik dan kimia yang mempunyai tujuan untuk memisahkan selulosa dari kandungan impuritiesnya. Pemisahan dilakukan pada kondisi yang optimum untuk mencegah terjadinya degradasi terhadap selulosa. Kesulitan yang dihadapi dalam proses pemisahan ini disebabkan oleh:

Berat molekul tinggi. Kesamaan sifat antara komponen impuritis

dengan selulosa itu sendiri.

I-14 Tugas Akhir


Kristalinitas yang tinggi. Ikatan fisika dan kimia yang kuat Degradasi pada selulosa kadang-kadang terjadi

selama proses pembuatan Pulp. Keadaan ini disebabkan oleh beberapa hal, yaitu (Solechudin dan Wibisono,2002):

1. Degradasi oleh hidrolisa asam Terjadi pada temperatur yang cukup tinggi dan

berada pada media asam dalam waktu yang cukup lama. Akibat dari degradasi ini adalah terjadinya reaksi yaitu selulosa terhidrolisa menjadi selulosa denga berat molekul yang rendah. Keaktifan asam pekat untuk mendregadasi selulosa berbeda-beda. Untuk keaktifan yang sangat tinggi dimiliki oleh asam oksalat. Asam nitrat, asam sulfat dan asam chlorin adalah asam yang aktif, sedangkan asam-asam organik merupakan asam-asam yang tidak aktif. Asam sulfat yang pekat (75%) akan menyebabkan selulosa berbentuk gelatin, asam nitrat pekat akan menyebabkan selulosa membentuk ester sedangkan asam phospat pada temperatur rendah akan menyebabkan sedikit berpengaruh pada selulosa. 2. Degradasi oleh oksidator

Senyawa oksidator sangat mudah mendegradasi selulosa menjadi molekul-molekul yang lebih kecil yang disebut oxyselulosa. Hal ini terjadi tergantung dari oksidator dan kondisinya. Macam-macam oksidator adalah sebagai berikut:

NO2 mengoksidasi hidroksil primer dari selulosa menjadi karboksil. Oksidasi ini tidak akan memecah rantai selulosa kecuali jika terdapat alkali.

Tugas Akhir I-15




Chlorin mengoksidasi gugus karboksil dan aldehid. Oksidasi karboksil menjadi CO2 dan H2O, sedangkan oksidasi aldehid menjadi karboksil dan bila oksidasi diteruskan akan menjadi CO2 dan H2O.

Hipoklorit akan menghasilkan oksidasi selulosa yang mengandung presentase gugus hidroksil tinggi pada kondisi netral atau alkali.

3. Degradasi oleh panas Pengaruh panas lebih besar bila dibandingkan

dengan asam atau oksidator. Serat-serat selulosa yang dikeringkan pada temperatur tinggi akan mengakibatkan kertas kehilangan sebagian higroskopisitasnya (swealling ability). Hal ini disebabkan karena:

Bertambahnya ikatan hidrogen antara molekul-molekul selulosa yang berdekatan.

Terbentuknya ikatan rantai kimia diantara molekul-molekul selulosa yang berdekatan.

Pemanasan serat-serat Pulp pada temperatur kurang lebih 1000C akan menghilangkan kemampuan sekitar 50% dan pemanasan diatas 200C dan dalam waktu lama akan mengakibatkan serat-serat selulosa kehilangan strukturnya secara total.

I-16 Tugas Akhir


I.2.2 Hemiselulosa

Hemiselulosa sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalam dinding sel. Lima gula netral yaitu D-xilosa, D-mannosa, D-glukosa, D-galaktosa dan L-arabinosa merupakan konstituen utama penyusun hemiselulosa mengandung senyawa tambahan asam uronat. Secara struktural, hemiselulosa mempunyai sifat reaksi yang sama dengan selulosa tapi hemiselulosa terdiri dari komponen-komponen polisakarida yang bukan selulosa. Hemiselulosa dapat mengalami oksidasi menjadi senyawa keto dan aldo dan dapat membentuk adisi pada gugus hidroksil. Hemiselulosa akan mengalami reaksi oksidasi dan degradasi terlebih dahulu daripada selulosa, karena rantai molekul hemiselulosa lebih pendek dan bercabang (D. Fengel, G. Wenger.1995). Hemiselulosa tidak larut dalam air tapi larut dalam larutan alkali encer dan lebih mudah dihidrolisa oleh asam daripada selulosa. Sifat hemiselulosa yang hidrofilik banyak mempengaruhi sifat fisik pulp dan kertas. Hemiselulosa berfungsi sebagai perekat dan dapat mempercepat terjadinya fibrasi (pembentukan serat). Sifat inilah yang memperkuat kekuatan fisik lembaran pulp kertas dan menurunkan waktu serta daya operasi penggilingan (beating) (D. Fengel, G. Wenger.1995).

Hilangnya hemiselulosa akan mengakibatkan adanya lubang diantara fibril dan berkurangnya ikatan antar serat, namun kadar hemiselulosanya yang terlalu tinggi akan menyebabkan kertas tembus cahaya, kaku dan rapuh (Solechudin dan Wibisono,2002).

Tugas Akhir I-17




I.2.3 Lignin

Lignin adalah bagian dari tumbuhan yang terdapat dalam lamelar tengah dan dinding sel berfungsi sebagai perekat antar sel, sehingga lignin tidak dikehendaki dalam proses pembuatan Pulp. Lignin adalah polimer kompleks dan bersifat amorf. Karena sifat amorfnya maka lignin sulit diketahui pasti sifat fisiknya dan bentuk molekulnya tidak bisa diketahui secara pasti (D. Fengel, G. Wenger, 1995.)

Reaksi yang dapat terjadi dengan lignin adalah reaksi netralisasi, oksidasi, reduksi, halogenasi, hidrolisa, dan sulfonasi. Reaksi sulfonasi, oksidasi dan halogenasi sangat berpengaruh terhadap sifat kimia pulp dan kertas. Lignin sanga t peka terhadap oksidasi dan dapat terurai menjadi asam-asam aromatik seperti benzoat. Pada kondisi tertentu lignin dapat teroksidasi menjadi asam format, asetat, oksalat dan suksinat. Pada pembuatan pulp dengan proses soda akan dihasilkan lignin terlarut, sedangkan pada proses sulfat, sulfur masuk ke dalam molekul lignin dan membentuk tio-lignin terlarut. Bila lignin berdifusi dengan larutan alkali, maka akan terjadi pelepasan gugus metoksil yang membuat lignin lebih mudah larut dalam alkali (D. Fengel, G. Wenger.1995).

Reaksi dengan senyawa-senyawa tertentu banyak dimanfaatkan dalam proses-proses pembuatan Pulp dimana lignin yang terbentuk dapat dipisahkan, sedangkan reaksi oksidasi terhadap lignin banyak dipergunakan dalam proses pemutihan. Lignin dapat mengurangi daya pengembangan serat serta ikatan antar serat. Beberapa cara yang dapat digunakan untuk memisahkan lignin adalah dengan menambahkan

I-18 Tugas Akhir


H2SO4 pekat dan HCl pekat sebagai pereaksi anorganik untuk mendestruksi karbohidratnya.

Pulp dan Kertas akan mempunyai sifat fisik atau kekuatan yang baik jika mengandung sedikit lignin karena lignin bersifat menolak air (hidrophobic) dan kaku sehingga menyulitkan dalam proses penggilingan. Lignin juga mempunyai gugus pembawa warna (gugus kromofor) yang akan bereaksi dengan larutan pemasak pada digester sehingga menyebabkan warna Pulp yang dihasilkan akan menjadi gelap. Banyaknya lignin juga berpengaruh pada komsumsi bahan kimia dalam pemasakan dan pemutihan (Solechudin dan Wibisono, 2002)

I.2.4 Ekstraktif

Zat terekstraksi adalah senyawa kimia dengan berat molekul rendah yang dapat larut dalam air dan pelarut organik. Kadarnya dalam kayu berdaun lebar lebih tinggi daripada kayu berdaun jarum. Zat terekstraksi terdiri dari senyawa yang mudah menguap seperti terpentin, terpena, resin asam lemak dan fenol. Pada proses pembuatan Pulp, zat ini kurang menguntungkan karena menimbulkan masalah terhadap komsumsi bahan kimia pemasak, menghambat penetralan larutan pemasak dan mengakibatkan kualitas Pulp yang dihasilkan kurang baik. Jika menggunakan bahan baku yang mengandung resin, maka dalam proses pembuatan Kertas sering timbul masalah (pith trouble). Masalah ini disebabkan karena pith yang dilepaskan pada proses penggilingan (beating dan refining) akan cenderung terkumpul sebagai partikel koloidal sehingga akan menumbat wire pada mesin kertas atau

Tugas Akhir I-19




terkumpul pada belt dan melekat pada mesin membentuk gumpalan sehingga kertas berlubang dan kotor (D. Fengel dan G. Wenger,1995). Masalah lain yang tidak diinginkan adalah adanya mineral yang tidak dikehendaki dalam serat seperti silika, besi dan mangan karena dapat menimbulkan masalah pada pengoperasian alat dan akan menurunkan kualitas Pulp yang dihasilkan. (Solechudin dan Wibisono, 2002)

I.3 Kegunaan

Produk akhir serat kenaf menghasilkan bahan baku utama kertas cetak, karena serat batang kenaf termasuk kedalam serat panjang dan pulp hasil kenaf termasuk ke dalam pulp yang berkekuatan tinggi. I.4 Sifat Fisika dan Kimia

I.4.1 Bahan Baku Utama

I.4.1.1 Serat Kenaf

Sifat fisika

Gambar I.5 Tanaman Kenaf Kenaf merupakan herba tegak, satu tahunan,

tinggi tumbuhan liar mencapai 2 m, jika ditanam mencapai 5 m. Batang pipih, silindris, pada tanaman budidaya tidak bercabang dan gundul, pigmentasi

I-20 Tugas Akhir


seluruhnya hijau, hijau dengan merah atau ungu ataupun seluruhnya merah, kadang separo dibawah hijau dan separo diatas berpigmentasi. Daun berseling, stipula filiform, panjang 5-8 mm, berambut, panjang tangkai daun 3-30 cm, pada bagian adaksial berambut rata dan pada bagian abaksial berbulu tegak, berwarna hijau hingga merah; helaian daun berukuran 1-19 cm x 0.1-20 cm, pangkal daun meruncing sampai bentuk jantung, tepi beringgit atau bergigi, ujung daun meruncing, permukaan atas gundul, permukaan bawah berambut sepanjang urat daun. Bunga axiler, soliter atau kadang berkelompok dekat ujung, biseksual, diameter 7.5-10 cm; kelopak menggenta, berwarna hijau, berbulu tegak, mahkota besar dan terlihat, biasanya berwarna krem hingga kuning dengan merah pada pangkal dalamnya, terkadang biru atau ungu. Buah bulat telur, tipe kapsul, 12-20 mm x 11-15 mm, berambut lebat, mengandung 20-25(-35) biji. Biji bentuk ginjal hingga triangular dengan sudut runcing, 3-4 mm x 2-3 mm, berwarna keabuan atau coklat-hitam dengan titik kuning menyala.

Sifat Kimia

Kandungan dari kenaf bagian khusus batang adalah sebagai berikut :

Kadar Abu : 2,69 % Lignin : 9,03 % Selulosa : 65,7 % Pentosan : 22,58 % Kelarutan dalam :

- 1% NaOH :16,61 - Air Panas : 2,12

*)Sumber: BPPIS Bandung (1988)

Tugas Akhir I-21




I.4.2 Bahan Baku Pendukung

I.4.2.1 Natrium Hidroksida

Adapun beberapa sifat dari Natrium Hidroksida (Perry & Green, 1999) yaitu :

Berat Molekul : 40 gr/mol Densitas : 1040 kg/m3 Titik lebur : 318,4C Titik Didih : 1390oC Kelarutan dalam air : 111 g/100 ml

(20oC) Berupa Kristal putih

14.2.2 Natrium Sulfida

Adapun beberapa sifat dari Natrium Sulfida (Perry & Green, 1999) yaitu :

Berat Molekul : 78,04 gr/mol Warna : Pink Spesifik Grafity : 1,856 Kelarutan dalam air : - Air dingin

(10oC) : 15,4 - Air panas

(90oC) : 57,3 Padatan kuning merah Bersifat korosif

14.2.3. Natrium karbonat Adapun beberapa sifat dari Natrium karbonat (Perry & Green, 1999) yaitu :

Berat Molekul : 105,99 gr/mol Spesifik Grafity : 2,533 Titik lebur : 851oC Kelarutan dalam air : - Air dingin

(0oC) : 7,1

I-22 Tugas Akhir


- Air panas (104oC) : 48,5

Berupa serbuk putih Bermanfaat dalam mengendalikan pH

14.2.4. Kalsium oksida

Adapun beberapa sifat dari Kalsium oksida (Perry & Green, 1999) yaitu :

Berat Molekul : 56,08 gr/mol Spesifik Grafity : 3,32 Densitas : 3313 kg/m3 Titik didih : 2850 oC Titik leleh : 2570 oC

14.2.5. Klorin Dioksida (ClO2)

Adapun beberapa sifat dari Klorin Dioksida (Perry & Green, 1999) yaitu :

Berat Molekul : 67,5 gr/mol Titik lebur : - 59,5oC Titik Didih : 9,9oC Larut dalam air dingin tetapi terurai pada air

panas Merupakan bahan pemutih

14.2.6 Air (H2O)

Adapun beberapa sifat dari air (Kirk & Othmer, 1968) yaitu :

Berat molekul : 18,015 gr/mol Titik didih : 100oC Titik beku : 0oC Densitas (25oC) : 0,998 gr/ml

Tugas Akhir I-23




Viskositas (pada kondisi standar, 1 atm) : 8,949 mP

Tekanan uap (20oC) : 0,0212 atm Panas pembentukan : 6,013 kJ/mol Panas spesifik (pada kondisi standar) : 4,180

J/kg K Panas penguapan : 22,6.105 J/mol Kapasitas panas : 4,22 kJ/kg K Tidak berbau, berasa dan berwarna

I.4.3 Produk

I.4.3.1 Produk Utama

I.4.3.1.1 Pulp Serat Kenaf

Hasil Analisa pulp dari serat kenaf dengan proses kraft:

Rendemen total (%) : 52 % Derajat giling (SR) : 33-43 Kekuatan retak (Nm/kg) : 6,97 Kekuatan sobek (Nm2/kg) : 6,4 Kekuatan Tarik (Nm/kg) : 17,31

*)Sumber: J.Pack Sci.Technol, Vol.6, No.6, 1997)

I-24 Tugas Akhir


(Halaman ini sengaja dikosongkan)

2308.030.017&2308.030.050-Chapter1

ITS-NonDegree-17106-2308030050-Chapter1.pdf

Documents

Transcript of ITS-NonDegree-17106-2308030050-Chapter1.pdf