PULP

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.Proses pembuatan pulp diantaranya dilakukan dengan proses mekanis, kimia, dan semikimia. Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yakni dengan pengikisan dengan menggunakan alat seperti gerinda. Proses mekanis yang biasa dikenal diantaranya PGW (Pine Groundwood), SGW (Semi Groundwood). Proses semi kimia merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini diantaranya CTMP (Chemi Thermo Mechanical Pulping) dengan memanfaatkan suhu untuk mendegradasi lignin sehingga diperoleh pulp yang memiliki rendemen yang lebih rendah dengan kualitas yang lebih baik daripada pulp dengan proses mekanis.Proses pembuatan pulp dengan proses kimia dikenal dengan sebutan proses kraft. Disebut kraft karena pulp yang dihasilkan dari proses ini memiliki kekuatan lebih tinggi daripada proses mekanis dan semikimia, akan tetapi rendemen yang dihasilkan lebih kecil diantara keduanya karena komponen yang terdegradasi lebih banyak (lignin, ekstraktif, dan mineral) Dalam proses kraft pulping, larutan campuran antara sodium hidroksida dan sodium sulfida digunakan untuk melarutkan bahan tidak berserat. Pulp kemudian diputihkan untuk menghasilkan kertas yang putih. Beberapa zat kimia digunakan dalam proses pemutihan (bleaching) antara lain gas klorin, sodium hidroksida, kalsium hipoklorit, klorin dioksida, hidrogen peroksida dan sodium peroksida. Setelah penambahan filter dan pewarna, bubur kertas dibuat menjadi kertas.Dalam proses produksinya industri pulp and paper membutuhkan air dalam jumlah yang sangat besar. Hal ini dapat mengancam kelestarian habitat di sekitarnya karena mengurangi tingkat ketersediaan air bagi kehidupan hewan air dan merubah suhu air.

Bahan Dasar Pembuatan PulpSelulosa adalah bahan dasar yang terpenting dalam pembentukan pulp dan kertas. Selulosa ini terdapat dalam kayu, kapas, serta nenas, jerami, lelang, bambu, dan lain-lain. Kayu yang digunakan di Indonesia umumnya jenis Akasia. Kayu jenis ini berserat pendek sehingga kertas menjadi rapuh. Di mesin pembuat kertas (paper machine), serat kayu ini dicampur dengan kayu yang berserat panjang contohnya pohon pinus.

Proses Pembuatan PulpA. Pembuatan Secara Mekanik

Disini pulp dibuat dengan tidak memakai zat-zat kimia, cukup dengan mesin saja tanpa pereaksi-pereaksi kimia. Sedangkan untuk proses-proses yang lain memakai pereaksi-pereaksi kimia. Pembuatan pulp secara mekanik ini memerlukan biaya yang sangat besar, disebabkan disini tidak dipakai pereaksi-pereaksi kimia untuk menghancurkan potongan-potongan kayu, yang akan dijadikan pulp atau kertas. Maka pembuatan pulp secara ini jarang di pakai. Secara garis besar, proses pembuatan pulp dengan cara mekanik dijelaskan sebagai berikut:1. Kayu diambil dari hutan produksi kemudian dipotong-potong atau lebih dikenal dengan log. Log disimpan ditempat penampungan beberapa bulan sebelum diolah dengan tujuan untuk melunakan log dan menjaga kesinambungan bahan baku1. Kayu dibuang kulitnya dengan mesin atau dikenal dengan istilah De- Barker2. Kayu dipotong-potong menjadi ukuran kecil (chip) dengan mesin chipping. Chip yang sesuai ukuran

diambil dan yang tidak sesuai diproses ulang.3. Chip dimasak didalam digester untuk memisahkan serat kayu (bahan yang diunakan untuk

membuat kertas) dengan lignin. Proses pemasakan ini ada dua macam yaitu Chemical Pulping

Process dan Mechanical pulping Process. Hasil dari digester ini disebut pulp (bubur kertas). Pulp ini yang diolah menjadi kertas pada mesin kertas (paper machine).

B. Pembuatan Secara KimiaI. Proses Sulfat (Kraft)1. Pemilihan Jenis Kayu

Jenis kayu yang banyak digunakan dalam pembuatan kertas adalah:a. Kayu lunak (softwood), adalah kayu dari tumbuhan konifer contohnya pohon pinus.b. Kayu keras (hard wood), adalah kayu dari tumbuhan yang menggugurkan daunnya setiap

tahun.Kayu lunak yang memiliki panjang dan kekasaran lebih besar digunakan untuk memberi kekuatan pada kertas. Kayu keras lebih halus dan kompak sehingga menghasilkan permukaan kertas yang halus. Kayu keras juga lebih mudah diputihkan hingga warnanya lebih terang karena memiliki lebih sedikit lignin. Kertas umumnya tersusun atas campuran kayu keras dan kayu lunak untuk mencapai kekuatan dan permukaan cetak yang diinginkan pembeli.

Kayu sebagai bahan dasar dalam industri kertas mengandung beberapa komponen antara lain :a. Selulosa, tersusun atas molekul glukosa, rantai lurus dan panjang yang merupakan komponen

yang 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

b. 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

c. Ekstraktif, meliputi hormon tumbuhan, resin, asam lemak dan unsur lain. Komponen ini sangat beracun bagi kehidupan perairan dan mencapai jumlah toksik akut dalam efluen industri kertas.

2. Persiapan KayuProses pembuatan pulp dimulai dari penyediaan bahan baku, dengan cara mengambil dari hutan tanam industri kemudian disimpan dengan tujuan untuk pelapukan dan persediaan bahan baku. Kayu yang siap diolah ini disebut dengan Log. Kemudian log di kupas kulitnya dengan alat yang berbentuk drum disebut Drum barker. Setelah itu log melewati stone trap (alat yang berbentuk silinder berfungsi untuk membuang batu yang menempel pada log), setelah itu log dicuci. Log yang sudah bersih ini kemudian di iris menjadi potongan-potongan kecil yang di sebut dengan chip. Chip kemudian dikirim ke penyaringan utama untuk memisahkan chip yang bisa dipakai dengan yang tidak. Chip yang standar disimpan ditempat penampungan.

3. Pembuburan Kayu (Pulping)Dari tempat penampungan chip dibawa dengan konveyor ke bejana pemasak (digester). Steam dimasak dengan beberapa tahap. Pertama di kukus (presteamed), kemudian baru dipanaskan dengan steam di steaming vessel. Chip di masak dengan cairan pemasak yang disebut dengan cooking liquor.

Dalam proses pulping secara kimiawi ditambahkan panas dan zat kimia (NaOH, Na2S, Na2CO3). Pada serpihan kayu yang dimasukkan ke dalam tabung bertekanan yang disebut digester. Pembuatan pulp dengan proses kraft menggunakan larutan putih (white liquor), yaitu larutan campuran sodium hidroksida dan sodium sulfida yang secara selektif akan melarutkan lignin dan membuatnya lebih

larut dalam cairan pengolah.Setelah 2-4 jam, campuran antara pulp, sisa zat kimia dan limbah kayu dikeluarkan dari digester, pulp kemudian dicuci untuk memisahkannya dari cairan hitam (sisa zat kimia dan limbah). Larutan yang mengandung serat kayu terlarut kemudian masuk ke digester dan dipanaskan. Larutan hasil pemanasan yang berwarna hitam (black liquor) dipisahkan dari pulp (brownstock) setelah proses pemanasan. Dalam batch digester, pulp (brownstock) diambil dari dasar digester tabung untuk dilanjutkan dengan pencucian. Pada digester berkesinambungan, pencucian dilakukan di dalam digester untuk menghilangkan larutan lain dan mendinginkan pulp. Kraft pulping adalah proses dengan hasil rendah yaitu hanya 45% dari kayu akan menjadi pulp yang dapat digunakan. Pulp atau disebut brownstock pada tahap ini siap untuk diputihkan.

4. Pencucian (Washing)Tahap selanjutnya setelah setelah bubur kertas siap kemudian dicuci dengan tujuan untuk memisahkan cairan sisa hasil pemasakan dan mengurangi dampak terhadap lingkungan. Proses selanjutnya pulp di saring (screaning) agar terbebas dari bahan-bahan pengotor yang dapat mengurangi kualitas pulp. Proses penyaringan ini ada dua tahap, yaitu penyaringan kasar dan penyaringan halus. Proses akhir dari penyaringan berada pada sand removal cyclones yang berfungsi untuk memisahkan pasir dari pulp.

Pencucian pulp secara efisien sangat penting dilakukan untuk memastikan kebutuhan maksimal zat kimia dalam proses pulping dan mengurangi jumlah limbah organik yang terbawa oleh pulp dalam proses pemutihan. Pulp yang kurang tercuci membutuhkan dosis zat pemutih yang lebih besar.

Pencucian pulp dilakukan mengikuti masing-masing proses untuk menghilangkan materi yang tidak diinginkan dalam pulp. Hasil samping berupa black liquor, debu, lignin, dan pemutih dihilangkan setelah tiap tahapan proses selesai. Efisiensi pencucian diukur berdasarkan tingkat kebersihan bubur kertas dan jumlah air yang digunakan untuk mencapai tingkat kebersihan tersebut.

5. RefiningPulp melewati slot dalam piringan yang berputar untuk memisahkan gumpalan selulosa menjadi serat dan mempersiapkan pulp untuk proses pembuatan kertas. Serat dipotong dengan panjang yang seragam dan diperlakukan untuk memperbaiki ikatan dan kekuatan produk akhir kertas.

6. Oksigen DelignificationKemudian bubur kertas dicampur dengan oksigen (O2) dan sodium hidroksida (NaOH) di dalam delignification tower sebelum di cuci didalam washer. Tujuan dari pencampuran ini adalah untuk mengurangi pemakaian bahan-bahan kimia pada tahap pengelantangan (bleacing), mengurangi kandungan lignin, serta memutihkan pulp.

Penghilangan lignin (delignifikasi) menggunakan oksigen diperlukan untuk menghilangkan sisa lignin dari brownstock yang merupakan tahap prebleaching. Dengan mengurangi lignin akan dihasilkan bubur kayu yang lebih putih. Oksigen dan larutan putih ditambahkan ke dalam brownstock dalam reaktor pemanas. Senyawa lignin akan lepas dan dihilangkan dengan pencucian dan ekstraksi. Oksigen delignification akan mengurangi jumlah klorin yang dibutuhkan dalam proses pemutihan (bleaching).Pulp yang sudah jadi dikeluarkan dan dicuci dengan air dalam tanki pencuci sehingga liquornya akan terpisah. Liquor yang dihasilkan dimasukkan dalam tanki penampung untuk direcovery. Pulp yang sudah dicuci disaring lagi dengan saringan rotary drum filter.

7. BleachingBubur kertas ini kemudian dikelantang (bleacing) dengan bahan kimia di dalam proses bleacing untuk mencapai derajat keputihan sesuai standar ISO.

Tahapan dalam bleaching disimbolkan dengan DED dimana D melambangkan chlorine dioxide (ClO2) dan E melambangkan ekstraksi alkali. Dalam tahap ini, brownstock dicampur dengan ClO2 dalam reaktor D1 yang akan bereaksi dengan lignin.

Pencucian mengikuti tahap ini untuk menghilangkan senyawa lignin yang beikatan dengan klor dari bubur kayu. NaOH ditambahkan pada aliran pulp dalam menara E dan diikuti dengan pencucian. Ekstraksi berfungsi untuk menetralisasi pulp dan memperbaiki proses pencucian sebelumnya. Menara D2 adalah tahap akhir dari proses bleaching dimana ClO2 memberikan pemutihan terakhir pada pulp. Jika proses bleaching didahului dengan oksigen delignification, maka prosesnya disingkat menjadi ODED.

Klorin biasanya diperoleh melalui proses elektrolisis dari NaCl yang menghasilkan Cl2 dan NaOH. NaOH yang dihasilkan dapat digunakan pada tahap E. Reaksi kimia elektrolisis dari NaCl diuraikan berikut ini :2 NaCl + e- ====> 2NaOH + Cl2 + H2 Klorin dioksida diperoleh dari sodium klorat dengan katalis asam sulfit. Produk lainnya adalah Na2SO4 yang dapat digunakan dalam proses kraft pulping. Reaksinya diuarikan berikut ini.NaClO3 + SO2 ===> 2ClO2 + Na2SO4

II. Proses SodaPembuatan pulp dari proses ini lebih sederhana dari pada proses sulfat, dimana keduanya memakai NaOH. Kayu yang digunakan biasanya bisa dari bermacam-macam jenis kayu. Bisa juga dipakai bahan baku seperti jerami, lalang, serat nenas, tebu dan lain-lain. Digester yang dipakai dibuat dari steel, sama seperti pada proses sulfat, waktu memasak 2 atau 3 jam dengan memakai uap (tekanan 118 lb/in2) dan temperatur 344˚F. Pulp yang sudah jadi dikeluarkan dari digester melalui lubang dibawah digester. Flow diagram dan proses selanjutnya sama seperti pada proses sulfat. Black liqour yang dihasilkan dalam proses ini mengandung solid 18 % dan total alkali 4,5 %.

III. Proses SulfitMula-mula sulfur dicairkan dalam tanki pencair atau pelebur, kemudian dipanaskan dalam pemanas yang berputar sambil dialiri udara untuk mengoksidasi. Dalam pemanasan ini sulfur diuapkan dan selanjutnya dimasukkan dalam ruang pembakaran dengan dialiri udara. Pengaliran udara ini sambil dikontrol supaya jangan sampai terbentuk SO2. SO2 yang terjadi didinginkan dengan cepat dalam suatu pipa yang melingkar-lingkar yang dikelilingi air. Proses selanjutnya adalah absorpsi gas oleh air dengan menambahkan senyawa Calsium dan Magnesium Carbonat.

Menara absorpsi ini dibuat minimal 2 buah, sedangkan penguliran air dari atas kebawah dengan spray, berlawanan dengan aliran SO2 yang masukan menara absorpsi. Liquor yang keluar dari menara berisi sejumlah SO2 yang bebas dan lalu dimasukkan dalam reclain tank. Akhirnya liquor dimasukkan dalam digester sebagai larutan Calsium dan Magnesium bi sulfit, kalau di analisa kira-kira 4,5 % total SO2 dan 3,5 % SO2 bebas. Digester ini diisi penuh dengan potongan-potongan kayu halus dan asam pemasak dengan kapasitas dari 1 ton sampai 35 ton serabut kayu dan 3000 sampai

51000 galon asam-asam tadi. Digester dipanaskan secara langsung dengan steam (uap), dimana tekanan dari uap ini 70 sampai 160 lb/in2 tergantung dari jenis kayu yang di pakai. Waktu yang diperlukan 10 sampai 11 jam dengan temperatur 105o C sampai 155 o C. Sesudah pemanasan dalam digester selesai dan sudah masak, lalu pulp dikeluarkan dan masuk dalam Blowpit dengan diberi air jernih. Dari Blowpit ini pulp, dimasukkan ayakan dan seterusnya disaring dengan rotary drum filter untuk di padatkan dengan jalan membuang airnya dengan mesin ayakan 80. Dari Rotary drum Filter ini selanjutnya pulp dimasukkan dalam tanki pemutih dan diputihkan dengan Chlorine dengan penambahan cairan kapur sebagai penetralnya. Selesai pemutihan dimasukkan dalam mesin-chest dan akhirnya dikeringkan dan dibuat rol-rol pulp.

***

PAPER

Proses pembuatan kertas merupakan suatu proses pengolahan bubur serat ditambah dengan zat-zat penolong (filler) untuk menambah kekuatan kertas, menjadi lembaran-lembaran kertas yang diproses pada suatu alat yang disebut mesin kertas (paper machine).Secara garis besarnya proses pembuatan kertas terdiri dari tiga tahapan:1. Stock preparation (proses persiapan bahan baku). Bagian ini berfungsi untuk meramu bahan baku

seperti: menambahkan pewarna untuk kertas (dye), menambahkan zat retensi, menambahkan filler (untuk mengisi pori-pori diantara serat kayu), air, dll sebelum masuk ke mesin kertas (paper machine). Bahan yang keluar dari bagian ini disebut stock (campuran pulp, bahan kimia dan air).

2. Forming (proses pembentukan). Proses ini sudah berada pada paper machine, dimana bahan baku dari stock preparation dibentuk menjadi lembaran kertas dengan cara menyebarkan bubur kertas secara merata pada paper machine.

3. Proses pembuangan air. Kertas yang telah dibentuk kemudian dikeringkan (kadar air kira-kira 5%) sehingga menjadi lembaran kertas. Proses ini berada pada paper machine

Pulp yang sudah diputihkan kemudian dibawa ke mesin pembuat kertas dimana akan dibentuk lembaran pulp pada screen. Air dihilangkan dari lembaran dengan kombinasi vakum, panas, dan tekanan yang diberikan di bagian penggulung (roller). Kertas jadi dapat dibuat dengan berbagai jenis berat dan digulung menjadi gulungan besar untuk diproses lebih lanjut. Kertas jadi terkadang juga dilapisi dengan kaolin untuk memutihkan permukaan atau diberi pengikat yang mengandung formaldehyde, ammonia atau polivinil alkohol agar lebih kuat.Energi yang dibutuhkan dalam proses pembuatan kertas dalam bentuk panas dihasilkan dari pembakaran sampah padat (sisa potongan kayu) dan uap serta bahan bakar fosil. Industri kertas membutuhkan energi dalam jumlah besar untuk dapat beroperasi.

Dalam proses pembuburan kayu, sisa larutan pemasak dapat dimurnikan kembali dengan proses pemulihan (chemical recovery).Siklus pemulihan akan melewati liquor evaporator, recovery boiler, clarifier, dan lime kiln melalui 4 tahapan yaitu :1. Air dari pencucian dialirkan ke evaporator dimana black liquor mengandung konsentrasi solid sebanyak

65% sampai 75% sebelum masuk ke recovery boiler. Pada recovery boiler, dalam furnis yang didisain khusus, zat kimia sisa pakai dipisahkan dari limbah kayu. Zat kimia dalam proses pulping membentuk lelehan menyerupai lava di dasar recovery boiler, sedangkan limbah kayu dibakar pada bagian atas recovery boiler. Panas ini digunakan untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi yang dapat digunakan untuk memenuhi uap yang dibutuhkan dalam penggilingan dan kebutuhan pembangkit listrik.

2. Sisa larutan pemasak (black liquor) mengandung berbagai senyawa organik dan senyawa sulfur disamping NaOH and Na2S yang reaktif. Black liquor diuapkan dalam furnis bersama sodium sulfat (Na2SO4) untuk mendapatkan Na2S, dan sodium karbonat (Na2CO3) dalam bentuk abu.

3. Abu kemudian dituangkan ke tanki besar untuk membentuk green liquor, yaitu campuran dari sodium sulfida dan sodium karbonat. Abu ini kemudian dicampur dengan air dan lime (CaO) yang membentuk larutan hijau (green liquor) dan menghilangkan bahan kimia asalnya yaitu NaOH and Na 2S, kalsium karbonat (CaCO3)

4. Pada langkah selanjutnya, lime (kalsium oksida) ditambahkan ke dalam green liquor untuk mengubah sodium karbonat menjadi sodium hidroksida sehingga kembali terbentuk white liquor yang akan digunakan kambali dalam proses pulping berikutnya.