Kualitas Serat dari Limbah Batang Kelapa Sawit Sebagai Bahan Baku Papan Serat

KUALITAS SERAT DARI LIMBAH BATANG KELAPA SAWIT
SEBAGAI BAHAN BAKU PAPAN SERAT

SKRIPSI

Oleh :
Rizki Syahputra Hasibuan
051203007

DEPARTEMEN KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2010

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Penelitian

: Kualitas Serat dari Limbah Batang Kelapa Sawit Sebagai
Bahan Baku Papan Serat

Nama

: Rizki Syahputra Hasibuan

Nim

: 051203007

Departemen

: Kehutanan

Program Studi

: Teknologi Hasil Hutan

Disetujui oleh,

Komisi Pembimbing :

Arif Nuryawan, S. Hut, M. Si
Ketua

Irawati Azhar, S. Hut, M. Si
Anggota

Mengetahui,
A.n Ketua Departemen Kehutanan
Sekretaris,

Dr. Delvian, SP, MP

Universitas Sumatera Utara

Rizki Syahputra Hasibuan, Fibre Quality of Waste Oil Palm Trunk Board
Fibre Raw Material under the guidance of Arif Nuryawan and Irawati Azhar

ABSTRACT

Composite products can be used as a wood substitute material with huge
potential. Products made of composite materials berlignoselulosa, developed for
the diversification of forest products also improve the properties of wood. This
study used waste oil palm trunks were used as raw materials for fiberboard. The
research method adopted from CTMP (Chemical Thermo-Mechanical pulping)
with simpler equipment. Waste oil palm trunks can be used as raw material in the
form of pulp, fiberboard and characterized from its quality, including in class II.
The yield of low fiber but only 32.22% when compared to wood fiber based on the
dimensions do not have much of a difference.

Keywords : Waste oil palm trunks, CTMP, fiber board, fiber dimensions, pulp.

Universitas Sumatera Utara

Rizki Syahputra Hasibuan, Kualitas Serat dari Limbah Batang Kelapa Sawit
Sebagai Bahan Baku Papan Serat di bawah bimbingan Arif Nuryawan dan Irawati
Azhar

ABSTRAK

Produk komposit dapat digunakan sebagai bahan substitusi kayu yang
sangat potensial. Produk komposit dibuat dari bahan baku berlignoselulosa,
dikembangkan untuk diversifikasi produk hasil hutan juga menyempurnakan sifat
kayu. Penelitian ini digunakan limbah batang kelapa sawit untuk dijadikan sebagai
bahan baku papan serat. Metode penelitian mengadopsi dari CTMP (ChemicalThermo Mechanical Pulping) dengan peralatan sederhana. Limbah batang kelapa
sawit dapat dijadikan bahan baku papan serat yang berupa pulp dan ditandai dari
kualitasnya termasuk pada kelas II. Rendemen serat rendah hanya 32,22% tetapi
jika dibandingkan dengan kayu berdasarkan dimensi serat tidak memiliki banyak
perbedaan.
Kata kunci : Limbah batang kelapa sawit, CTMP, papan serat, dimensi serat, pulp.

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Merbau – SUMUT pada tanggal 04 Oktober 1986
dari ayahanda Muslihat Hasibuan dan Ibunda Florida Khairani Siregar. Penulis
merupakan anak ketiga dari empat bersaudara.
Riwayat pendidikan yang ditempuh selama ini yaitu Pendidikan Dasar di

SD Negeri 112310 Merbau lulus tahun 1999, Pendidikan Lanjutan di MTs.
Swasta Al - Wasliyah Merbau lulus tahun 2002 dan Pendidikan Menengah di
SMA Negeri 1 Merbau lulus tahun 2005. Tahun 2005 penulis lulus ujian Seleksi
Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) diterima pada Program Studi Teknologi
Hasil Hutan Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
Utara.
Selama perkuliahan penulis pernah melakukan Praktik Pengenalan
Pengolahan Hutan (P3H) pada 2 lokasi berbeda yaitu di Hutan Mangrove
Batubara dan Hutan Pegunungan Lau Kawar (Sinabung). Selain itu penulis pernah
melakukan Praktik Kerja Lapang (PKL) di PT. Sumetera Riang Lestari Sektor
Seikebaro Kabupaten Labuhan Batu Provinsi Sumatera Utara dan pada akhir
kuliah penulis melakukan penelitian dengan judul Kualitas Serat dari Limbah
Batang Kelapa Sawit Sebagai Bahan Baku Papan Serat untuk memperoleh
gelar Sarjana Kehutanan.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

SWT karena berkah, rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas
akhir dalam bentuk skripsi ini dengan tepat waktu yang telah ditentukan dan
Shalawat beriring salam kepada Rasulullah SAW semoga di hari kelak kita
mendapatkan syafaatnya. Judul dari penelitian ini adalah Kualitas Serat dari
Limbah Batang Kelapa Sawit Sebagai Bahan Baku Papan Serat.
Dalam pelaksanaan penelitian hingga penyelesaian skripsi ini penulis telah
banyak melibatkan pihak, mendapatkan bantuan, dorongan dan motivasi sehingga
memberi kesan yang berarti di hati penulis. Penulis mengucapkan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Bapak Arif Nuryawan, S. Hut, M.
Si dan Ibu Irawati Azhar, S. Hut, M. Si selaku dosen pembimbing penulis yang
telah banyak memberikan bantuan, dorongan, motivasi, arahan, serta masukan
yang sangat bermanfaat selama penulis menyelesaikan penelitian dan penulisan
skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan penulisan skripsi ini masih
banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu penulis mohon maaf apabila terdapat
kekurangan dalam hal penulisan ataupun dalam hal lainnya.
Penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang
membutuhkannya dan berguna bagi pengembangan ilmu pengetahuan khususnya
ilmu kehutanan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACK ....................................................................................................... i
ABSTRAK ......................................................................................................... ii
RIWAYAT HIDUP ..........................................................................................iii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTAR TABEL ........................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... ix

PENDAHULUAN
Latar Belakang ................................................................................................ 1
Tujuan Penelitian ............................................................................................ 3
Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit ................................................................................................... 4
Limbah Batang Kelapa Sawit ......................................................................... 4

Sifat Fisis......................................................................................................... 7
Sifat Kimia ...................................................................................................... 8
Proses Pulping ............................................................................................... 10
Papan Komposit Berbahan Baku Serat ......................................................... 12
Serat .............................................................................................................. 12
Karakteristik Serat......................................................................................... 13
Dimensi Serat ................................................................................................ 14
Turunan Dimensi Serat ................................................................................. 15
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................... 16
Alat dan Bahan .............................................................................................. 16
Prosedur Penelitian ....................................................................................... 16
Proses Pemisahan Serat ......................................................................... 16
Pengamatan dan Pengukuran Dimensi .................................................. 20
Perbandingan Dimensi Serat dan Nilai Turunan Serat Limbah Batang Sawit
terhadap Klasifikasi Kualitas Serat. ............................................................. 22

Universitas Sumatera Utara

HASIL DAN PEMBAHASAN

Proses Pemisahan Serat ................................................................................ 24
Pengukuran Dimensi Serat ........................................................................... 27
Panjang Serat .......................................................................................... 27
Diameter Serat ........................................................................................ 29
Diameter Lumen ..................................................................................... 30
Tebal Dinding Serat................................................................................ 30
Nilai Turunan Serat Batang Kelapa Sawit ................................................... 31
Perbandingan Dimensi Serat Batang Sawit dengan Dimensi Serat Kayu .... 35
KESIMPULAN DAN SERAT
Kesimpulan ................................................................................................... 39
Saran ............................................................................................................. 39
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1. Sifat-sifat Dasar Batang Sawit .............................................................. 7
Tabel 2. Klasifikasi Panjang Serat .................................................................... 22
Tabel 3. Klasifikasi Diameter Serat .................................................................. 22

Tabel 4. Klasifikasi Serat Berdasarkan Bilangan Runkel ................................. 22
Tabel 5. Klasifikasi Serat berdasarkan Bilangan Muhlstep .............................. 23
Tabel 6. Klasifikasi Serat Berdasarkan Daya Tenun, Koefisien Kekakuan
dan Nilai Fleksibilitas ......................................................................... 23
Tabel 7.Nilai Mutu Serat ................................................................................... 23
Tabel 8. Persentase Produktifitas Pembuatan Serat .......................................... 26
Tabel 9. Rata-rata Dimensi Serat Batang Kelapa Sawit ................................... 27
Tabel 10. Nilai Turunan Dimensi Serat Batang Kelapa Sawit.......................... 31
Tabel 11. Dimensi Serat Kayu ......................................................................... 35

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Pembuatan Limbah Batang Sawit ................................................... 17
Gambar 2. Skema Proses Pemisahan Serat ....................................................... 19
Gambar 3. Metode Pengukuran Serat ............................................................... 20
Gambar 4.(a) Kumpulan Serat Basah, (b) Serat yang dihasilkan ..................... 25
Gambar 5. Pengukuran Diameter Serat............................................................. 30

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel pengukuran Diameter Serat
Lampiran 2. Tabel perhitungan Rendemen
Lampiran 3. Grafik dimensi serat berdasarkan panjang pada Atlas Kayu Indonesia
Lampiran 4. Grafik dimensi serat berdasarkan diameter pada Atlas Kayu
Indonesia
Lampiran 5. Grafik dimensi serat berdasarkan diameter lumen pada Atlas Kayu
Indonesia
Lampiran 6. Gambar Bahan baku
Lampiran 7. Gambar soda api (NaOH)
Lampiran 8. Gambar perendaman dan Pemblenderan

Universitas Sumatera Utara

Rizki Syahputra Hasibuan, Fibre Quality of Waste Oil Palm Trunk Board
Fibre Raw Material under the guidance of Arif Nuryawan and Irawati Azhar

ABSTRACT

Composite products can be used as a wood substitute material with huge
potential. Products made of composite materials berlignoselulosa, developed for
the diversification of forest products also improve the properties of wood. This
study used waste oil palm trunks were used as raw materials for fiberboard. The
research method adopted from CTMP (Chemical Thermo-Mechanical pulping)
with simpler equipment. Waste oil palm trunks can be used as raw material in the
form of pulp, fiberboard and characterized from its quality, including in class II.
The yield of low fiber but only 32.22% when compared to wood fiber based on the
dimensions do not have much of a difference.

Keywords : Waste oil palm trunks, CTMP, fiber board, fiber dimensions, pulp.

Universitas Sumatera Utara

Rizki Syahputra Hasibuan, Kualitas Serat dari Limbah Batang Kelapa Sawit
Sebagai Bahan Baku Papan Serat di bawah bimbingan Arif Nuryawan dan Irawati
Azhar

ABSTRAK

Produk komposit dapat digunakan sebagai bahan substitusi kayu yang
sangat potensial. Produk komposit dibuat dari bahan baku berlignoselulosa,
dikembangkan untuk diversifikasi produk hasil hutan juga menyempurnakan sifat
kayu. Penelitian ini digunakan limbah batang kelapa sawit untuk dijadikan sebagai
bahan baku papan serat. Metode penelitian mengadopsi dari CTMP (ChemicalThermo Mechanical Pulping) dengan peralatan sederhana. Limbah batang kelapa
sawit dapat dijadikan bahan baku papan serat yang berupa pulp dan ditandai dari
kualitasnya termasuk pada kelas II. Rendemen serat rendah hanya 32,22% tetapi
jika dibandingkan dengan kayu berdasarkan dimensi serat tidak memiliki banyak
perbedaan.
Kata kunci : Limbah batang kelapa sawit, CTMP, papan serat, dimensi serat, pulp.

Universitas Sumatera Utara

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Kondisi hutan yang rusak berakibat terhadap penurunan suplai kayu
kepada industri-industri perkayuan di Indonesia. Sejak tahun 1997, produksi kayu
bulat (log) dan kayu olahan (plywood, woodworking, dan blockboard) mengalami
penurunan. Kayu bulat yang sebelumnya diproduksi hampr 30 juta m³/th, pada
tahun 2001 produksi kayu bulat hanya tinggal 10 juta m³/th. Pada tahun yang
sama, ekspor kayu gergajian juga mengalami penurunan dari US$ 40,52 juta
menjadi US$ 5,19 juta, sedangkan ekspor plywood turun dari US$ 881 juta
menjadi US$ 315 juta (APHI, 2002 dalam Azhar, 2009).
Dengan tingginya tingkat kebutuhan kayu ini dan semakin menurunnya
nilai ekspor Indonesia, maka perlu adanya suatu cara untuk mengefisienkan
pemakaian kayu. Hal ini dapat dilakukan dengan mencari alternatif pengganti
kayu dengan menggunakan bahan substitusi kayu yang memiliki potensi cukup
besar sehingga dapat dijadikan papan komposit yang kualitasnya sama dengan
kayu. Menurut Setyawati dan Massijaya (2005) keunggulan produk komposit
antara lain biaya produksi lebih murah, fleksibel dalam proses pembuatan dan
memiliki sifat-sifat yang lebih baik seperti kerapatan yang dapat dibuat tinggi,
kadar air yang rendah, stabilitas dimensi yang baik dan juga mempunyai bahan
baku yang berlimpah. Produk komposit juga memiliki kelebihan yaitu dapat
dibuat dengan bahan baku non kayu.

Universitas Sumatera Utara

Produk

komposit

secara

garis

besar

dibuat

dari

bahan

baku

berlignoselulosa yang mengalami perlakuan kimiawi, fisis, dan mekanis.
Teknologi pembuatan produk komposit dikembangkan selain dalam rangka
diversifikasi produk hasil hutan, juga untuk menyempurnakan sifat kayu sehingga
memenuhi persyaratan teknis penggunaan tertentu.
Menurut Azhar (2009), perkebunan kelapa sawit apabila melakukan
peremajaan selama periode lima tahun pertama dapat menghasilkan kayu sawit
sekitar 60 juta m3 dalam bentuk log atau 19 juta m3 dalam bentuk kayu gergajian.
Ini merupakan jumlah yang cukup besar dan dapat mengatasi kelangkaan kayu
dari hutan alam selama ini. Pada periode lima tahun ketiga akan dapat dihasilkan
sekitar 104 juta m3 kayu sawit dalam bentuk log atau sekitar 34 juta m3 dalam
bentuk kayu gergajian. Jumlah ini setara dengan total produksi kayu dari hutan
alam nasional secara legal selama ini. Melihat besarnya potensi replanting batang
sawit baik dalam bentuk log ataupun kayu gergajian, kelangsungan produksi bagi
industri yang berbasis pada penggunaan batang kelapa sawit sebagai bahan baku
produksinya dapat berjalan dengan baik. Hal inilah yang melatar belakangi
dilakukannya penelitian ini tentang kualitas serat dari limbah batang kelapa sawit
sebagai bahan baku papan serat.

Universitas Sumatera Utara

Tujuan Penelitian
1. Mengevaluasi proses pemisahan serat limbah batang kelapa sawit sebagai
bahan baku papan serat.
2. Mengevaluasi dimensi serat limbah batang kelapa sawit yaitu panjang
serat, diameter serat, diameter lumen dan tebal dinding serat yang
dibandingkan dengan serat kayu yang biasa digunakan untuk bahan baku
papan serat.

Manfaat penelitian
Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan alternatif penggunaan
bahan baku pengganti kayu yang semakin berkurang ketersediaannya dan
diharapkan menjadi suatu langkah dalam pemanfaatan limbah batang sawit dan
untuk meminimalkan limbah batang sawit di Indonesia.

Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq) merupakan anggota famili Palmae,
subfamili Cocoideae yang termasuk ke dalam kelompok tumbuhan monokotil.
Tanaman ini berasal dari Nigeria, Afrika Barat dan tumbuh baik di luar daerah
asalnya, seperti Malaysia, Indonesia, Thailand, dan Papua Nugini.
Sawit dalam klasifikasi botanis dapat diuraikan sebagai berikut :
Kingdom

: Plantae

Divisi

: Magnoliophyta

Kelas

: Angiospermae

Ordo

: Palmales

Familia

: Arecaceae

Genus

: Elaeis

Spesies

: Elaeis guineensis
Elaeis odora (tidak ditanam di Indonesia)
Elaeis melanococca (Elaeis oleivera)

Varietas

: Dura, Psifera, Tenera (Fauzi, 2005).

Limbah Batang Kelapa Sawit
Menurut Husin (2004) limbah kelapa sawit adalah sisa tanaman kelapa
sawit yang tidak termasuk dalam produk utama atau merupakan hasil ikutan dari
pengolahan kelapa sawit. Berdasarkan tempat pembentukannya, limbah kelapa
sawit dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu limbah perkebunan kelapa sawit
dan limbah industri kelapa sawit.

Universitas Sumatera Utara

A. Limbah perkebunan kelapa sawit
Limbah perkebunan kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan dari sisa
tanaman yang tertinggal pada saat pembukaan areal perkebunan, peremajaan dan
panen kelapa sawit. Jenis limbah ini antara lain kayu, pelepah dan gulma. Dalam
setahun setiap satu hektar perkebunan kelapa sawit rata-rata menghasilkan limbah
pelepah daun sebanyak 10,4 ton bobot kering.
B. Limbah industri kelapa sawit
Limbah industri kelapa sawit adalah limbah yang dihasilkan pada saat
proses pengolahan kelapa sawit. Limbah ini digolongkan dalam tiga jenis yaitu
limbah padat, limbah cair dan limbah gas.
1) Limbah padat hasil pengolahan kelapa sawit berupa tandan kosong kelapa
sawit (TKKS) dan tempurung kelapa sawit. Limbah padat mempunyai ciri
khas pada komposisinya, dengan komponen terbesarnya adalah selulosa,
disamping komponen lain meskipun lebih kecil seperti abu dengan komposisi
15 %, selulosa 40%, hemisulosa 24 % dan lignin dengan komposisi 21%.
2) Limbah cair ini berasal dari kondensat, stasiun klarifikasi, dan dari
hidrosilikon. Limbah kelapa sawit memiliki kadar bahan organic yang tinggi.
Tingginya kadar tersebut menimbulkan beban pencemaran yang besar, karena
diperlukan degradasi bahan organik yang lebih besar pula. Lumpur (sludge)
disebut juga sebagai lumpur primer yang berasal dari proses klarifikasi yang
merupakan salah satu limbah cair yang dihasilkan dalam proses pengolahan
kelapa sawit, sedangkan lumpur yang telah mengalami proses sedimentasi
disebut dengan lumpur sekunder dengan pH berkisar 3-5.

Universitas Sumatera Utara

3) Limbah gas ini antara lain gas cerobong dan uap air buangan pabrik kelapa
sawit. Dengan banyaknya jumlah limbah kelapa sawit maka salah satu upaya
yang harus dilakukan adalah dengan pemanfaatan limbah tersebut untuk
berbagai kebutuhan sehingga mempunyai nilai ekonomis.
Kelapa sawit setelah berumur 25-30 tahun sudah tidak produktif lagi
sehingga akan menjadi potensi limbah. Berdasarkan data luas areal tanaman dan
randemen penggergajian kelapa sawit bagian tepi, diketahui bahwa potensi batang
kelapa sawit yang dapat dimanfaatkan sekitar 2.782.060 m3 per tahun. Jumlah ini
akan meningkat dengan semakin luasnya perkebunan kelapa sawit (Bakar, 2003).
Menurut Lubis et al (1994), limbah padat kelapa sawit yang tersedia adalah
berupa batang, tandan kosong, serat buah dan cangkang, limbah tersebut
mengandung lignoselulosa. Lignoselulosa yang terkandung dalam limbah kelapa
sawit memungkinkan kelapa sawit dapat digunakan sebagai bahan baku produkproduk serat.
Berdasarkan hasil penelitian Darnoko et al (1995) yang dikutip oleh
Erwinsyah et al (1997), diketahui bahwa batang sawit sebagai limbah yang
berlignoselulosa, batang sawit memiliki kadar selulosa yang tinggi yaitu 67,88%
holoselulosa dan 38,76% alfa selulosa dengan kadar serat sebanyak 72,67% dan
kadar bukan serat sebanyak 27,33%. Karakteristik tersebut menunjukkan bahwa
batang sawit berpotensi sebagai bahan baku produk berbasis serat seperti pulp,
kertas, papan partikel dan papan serat.

Universitas Sumatera Utara

Sifat Fisis
Sifat fisis merupakan sifat-sifat yang berhubungan dengan kadar air,
kerapatan, berat jenis, kembang susut, sifat panas, keawetan alami, warna,
kelistrikan kayu, penampilan kayu, ketahanan kayu pada suatu zat, ketahanan
kayu terhadap cuaca, ketahanan kayu terhadap organisme perusak kayu, sifat
pengerjaan kayu, dan sifat penyerapan kayu terhadap air (Dumanauw, 2001).
Beberapa sifat penting dari setiap bagian batang sawit disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat-Sifat Dasar Batang Sawit
Sifat-sifat Penting
Berat Jenis
Kadar Air, %
Kekuatan Lentur, kg/cm2
Keteguhan Lentur, kg/cm2
Susut Volume
Kelas Awet
Kelas Kuat

Bagian Dalam Batang
Tepi
Tengah
0,35
0,28
156
257
29996
11421
295
129
26
39
V
V
III-V
V

Pusat
0,20
365
6980
67
48
V
V

Sumber : Bakar (2003)

Batang sawit adalah bahan yang bersifat higroskopis yaitu kemampuan
untuk menyerap dan melepaskan air, baik dalam bentuk cairan atau uap air.
Hampir semua sifat kayu atau produk kayu dipengaruhi oleh kadar air. Menurut
Bowyer et. al (2003) bahwa kadar air adalah berat jenis yang dinyatakan dalam
persen terhadap kayu atau berat kering tanur (BKT). Variasi kadar air (KA) kelapa
sawit relatif besar seperti halnya variasi KA kayu daun lebar (hardwood) yang
mempunyai berat jenis (BJ) rendah. Bagian pusat kayu umumnya mempunyai KA
yang lebih tinggi dibandingkan dengan bagian tengah, tetapi lebih rendah
dibandingkan dengan bagian kulit. KA akan turun dari pangkal batang ke
beberapa meter di atas pangkal dan kemudian naik menuju bagian ujung (puncak).

Universitas Sumatera Utara

Berat jenis kayu dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara
kerapatan kayu dengan kerapatan air pada suhu 4ºC, dimana pada suhu standar
tersebut kerapatan air sebesar 1 g/cm³. Makin tinggi berat jenis kayu tersebut,
umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin kecil berat jenis kayu, maka akan
berkurang pula kekuatannya. Berat jenis ditentukan antara lain oleh tebal dinding
sel dan kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori. Perhitungan berat jenis
banyak disederhanakan dalam sistem metrik karena 1 cm³ air beratnya tetap 1
gram. Jadi berat jenis dapat dihitung secara langsung dengan membagi berat
dalam gram dengan volume dalam cm³, maka nilai kerapatan dan berat jenis
adalah sama jika menggunakan massa oven (Bowyer et.al, 2003).
Kerapatan merupakan perbandingan berat suatu benda dengan volume
benda itu sendiri. Kerapatan kayu umumnya dihitung dengan menggunakan berat
total sebenarnya, termasuk berat air. Dalam penentuan kerapatan dinding sel,
volume umumnya ditentukan oleh pemindahan suatu cairan. Cairan yang berbeda
bervariasi dalam kemampuannya untuk menembus rongga-rongga dalam dinding
dan persatuan fisiknya dengan komponen-komponen kimia kayu (Bowyer et.al,
2003).

Sifat Kimia
Komponen kimia dapat dibedakan antara komponen makromolekul utama
dinding sel selulosa, poliosa (hemiselulosa) dan lignin, yang terdapat pada semua
kayu, dan komponen-komponen minor dengan berat molekul kecil (ekstraktif dan
zat-zat mineral), yang biasanya lebih berkaitan dengan jenis kayu tertentu dalam
jenis dan jumlahnya. Perbandingan dan komposisi kimia lignin dan poliosa

Universitas Sumatera Utara

berbeda pada kayu lunak dan kayu keras, sedangkan selulosa merupakan
komponen yang seragam pada semua kayu. Disamping komponen-komponen
dinding sel terdapat juga sejumlah zat-zat yang disebut bahan tambahan atau
ekstraktif kayu. Komponen ini dapat memberikan pengaruh yang besar pada sifatsifat dan kualitas pengolahan kayu (Fengel dan Wegener, 1995).
Lignin merupakan salah satu komponen penyusun kayu baik untuk jenis
kayu jarum (Gymnospermae) maupun kayu daun lebar (Angiospermae) selain
komponen polisakarida dan ekstraktif. Lignin berasal kata “lignum” yang berarti
kayu, merupakan suatu polimer yang mempunyai bobot molekul tinggi, tersusun
dari unit-unit fenil propane yang terjadi secara biologi, biokimia, dan kimia.
Struktur senyawa lignin sangat kompleks, merupakan suatu jaringan aromatik,
mudah teroksidasi dengan fenol dan tiol dan larut dalam alkali panas, mempunyai
afinitas yang kuat terhadap molekul air dan bersifat menolak air. Lignin non-kayu
mempunyai kandungan metoksil dengan kisaran antara lignin kayu lunak dan
kayu keras (Fengel dan Wegener, 1995).
Beranekaragam komponen kayu, meskipun biasanya merupakan bagian
kecil, larut dalam pelarut-pelarut organik netral atau air

disebut ekstraktif.

Ekstraktif terdiri atas jumlah yang sangat besar dari senyawa-senyawa tunggal
tipe lipofil maupun hidrofil. Ekstraktif dapat dipandang sebagai konstituen kayu
yang tidak struktural, hampir seluruhnya terbentuk dari senyawa-senyawa
ekstraseluler dan berat molekul rendah. Tipe konstituen yang mirip terdapat dalam
yang disebut eksudat. Meskipun ada kesamaan terdapat ekstraktif kayu di dalam
famili, ada perbedaan yang jelas dalam komposisi bahkan diantara spesies-spesies
kayu yang sangat dekat (Sjostrom, 1999).

Universitas Sumatera Utara

Proses Pulping
Pada umumnya produksi pulp masih menggunakan proses yang
berorientasi pada kecepatan proses dan kurang memperhatikan masalah
pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh penggunaan bahan-bahan kimia,
baik pada proses pulping (proses pembuatan pulp) maupun pada proses bleaching
(proses pemutihan pulp). Pada proses konvensional terdapat beberapa proses
pembuatan pulp yaitu proses pembuatan pulp secara mekanis, kimia, dan
gabungan antara proses mekanis dan kimia (Suschland, 1986).
Beberapa proses pulping yang biasa digunakan antara lain adalah :
1. Proses mekanis
Proses mekanis merupakan metode mengubah serpihan kayu log secara
mekanis yakni dengan pengikisan maupun penekanan ke dalam

pulp untuk

digunakan dalam pembuatan kertas maupun bahan komposit dengan tidak
menggunakan bahan-bahan kimia. Teknik pembuatan pulp secara mekanis
memberikan sifat kekuatan lembaran pulp yang rendah dan penggunaan energi
yang cukup tinggi, proses mekanis pulp dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu
proses groundwood dan proses Thermo Mechanical Pulping (TMP).
Dalam produksi groundwood pulp, bagian kayu ditekan pada batu gerinda
dengan cara menekan mekanik sehingga didapatkan bubur serat yang kasar. Untuk
menghilangkan serat dari batu diberikan semprotan air dan ini untuk mencegah
kerusakan serat akibat gesekan panas yang dihasilkan. Hasil dari serat kayu yang
dihasilkan dari proses ini masih mengandung berbagai macam kontaminan. Dalam
proses TMP, kayu tersebut diolah menjadi chip yang sebagian besar dari ukuran
seragam. Chip dimasukkan dalam gilingan yang proses kerjanya berputar.

Universitas Sumatera Utara

Sehingga panas yang dihasilkan karena gesekan dapat melunakkan lignin dan
memungkinkan pemisahan yang lebih besar dari serat selulosa, dengan kontribusi
kerusakan serat kurang.
2. Proses semi-mekanis
Merupakan proses pulping menggunakan kombinasi bahan kimia, panas
dan tindakan mekanik, proses ini dilakukan seperti proses mekanis, tetapi dibantu
dengan bahan kimia untuk lebih melunakkan, sehingga serat-serat selulosa mudah
terpisah dan tidak rusak. Pada proses pembuatan pulp gabungan antara mekanis
dan kimia didapatkan kekuatan lembaran pulp yang lebih baik, tetapi proses ini
masih mempunyai kelemahan yaitu membutuhkan energi yang besar baik pada
proses pemisahan serat, sehingga biaya produksi juga semakin besar. Disamping
itu, adanya pemakaian bahan kimia yang mempunyai potensi untuk mencemari
lingkungan.
3. Proses kimia
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). Ada dua proses utama
dalam kimia pulping. Ini adalah sulfat dan sulfit pulping. Proses sulfat
menghasilkan pulp yang memiliki kekuatan tinggi dan serat dapat terpisah tetapi
umumnya memberikan formasi lembar yang lemah. Pulping pulp sulfit
memberikan kekuatan yang lebih rendah dan pulp yang terpisah tapi dengan sifat
formasi yang lebih baik.

Universitas Sumatera Utara

Komposit Ber bahan Baku Ser at
Komposit kayu merupakan istilah untuk menggambarkan setiap produk
yang terbuat dari lembaran atau potongan-potongan kecil kayu yang direkat
bersama-sama. Komposit dapat didefinisikan sebagai campuran makroskopis dari
serat dan matrik. Serat merupakan material yang umumnya jauh lebih kuat dari
matriks dan berfungsi memberikan kekuatan tarik. Sedangkan matriks berfungsi
untuk melindungi serat dari efek lingkungan dan kerusakan akibat benturan.
Manfaat utama dari penggunaan komposit adalah mendapatkan kombinasi sifat
kekuatan serta kekakuan tinggi dan berat jenis yang ringan. Dengan memilih
kombinasi material serat dan matriks yang tepat, kita dapat membuat suatu
material komposit dengan sifat yang sama dengan kebutuhan sifat untuk struktur
tertentu dan tujuan tertentu ( Hakim, 2007).
Ser at
Banyak jenis serat baik serat alam maupun serat sintetik. Serat alam yang
utama adalah kapas, wol, sutra dan rami (hemp), sedangkan serat sintetik adalah
rayon, polyester , akril, dan nilon. Serat dapat menahan sebagian besar gaya-gaya
yang bekerja pada bahan komposit. Komposit dengan penguat serat (fibrous

composite) sangat efektif, bahan dalam bentuk serat jauh lebih kuat dan kaku
dibanding bahan yang sama dalam bentuk padat (bulk). Kekuatan serat terletak
pada ukurannya yang sangat kecil, kadang-kadang dalam orde mikron. Ukuran
yang kecil tersebut menghilangkan cacat-cacat dan ketidaksempurnaan kristal
yang biasa terdapat pada bahan berbentuk padatan besar, sehingga serat
menyerupai kristal tunggal yang tanpa cacat, dengan demikian kekuatannya
sangat besar (Casey, 1960).

Universitas Sumatera Utara

Kar akter istik Ser at
Kekuatan serat
Kekuatan tarik serat diakui memiliki peranan yang penting dalam
membentuk kekuatan kertas dan papan serat. Walaupun kekuatan tarik serat pada
setiap individu sangat tinggi, hanya fraksi dari setiap serat yang digunakan untuk
membentuk konfigurasi struktur suatu lembaran kertas atau papan serat.
Pada papan serat dengan kerapatan rendah atau sedang (low and medium-

density-fiberboard), kegagalan umumnya terjadi pada ikatan. Tetapi, pada papan
serat dengan kerapan tinggi (high-board-denstities), kegagalan terjadi pada
seratnya sendiri. Hal ini disebabkan refleksi kontak yang lebih dalam antara serat
pada kerapatan tinggi dengan modifikasi karekteristik serat pada kondisi
pengempaan yang lebih tinggi ( Suschland dan Woodson, 1986).

Mor fologi ser at.
Morfologi serat, meliputi bentuk dan struktur yang berhubungan dengan
dimensi serat, yang merupakan suatu faktor yang sangat penting dan dapat
membentuk sifat-sifat lembaran dari sifat mekanis serat. Serat yang panjang
merupakan faktor yang mengendalikan arah orientasi serat pada papan serat. Serat
yang pendek akan membentuk arah serat yang vertikal dibandingkan serat yang
panjang. Serat yang panjang juga akan membentuk arah pada papan berdasarkan
pada sifat mekanik atau elektrik serat. Ketebalan dinding sel, yang berhubungan
langsung dengan berat jenis kayu, mempengaruhi sifat-sifat lembaran secara tidak
langsung. Jika dinding sel tipis, papan serat dapat patah, pada kondisi fleksibilitas
yang besar dari dinding sel serat yang tipis dapat menyebabkan kontak yang lebih
dalam dan karena itu pula menyebabkan ikatan antar serat menjadi lebih baik.

Universitas Sumatera Utara

Morfologi serat juga memiliki peranan penting dalam membantu
pembentukan lembaran basah. Serat panjang yang dibasahi air dengan cepat,
memungkinkan terbentuknya garis yang lebih cepat. Serat panjang juga akan
cenderung membentuk gumpalan pada saat proses pembuatan berlangsung, yang
mungkin menyebabkan terbentuknya distorsi kecil permukaan, khususnya pada
permukaan papan serat dengan kerapatan tinggi ( Suschland dan Woodson, 1986).

Dimensi Ser at
Serat sebagai pemberi tenaga mekanik pada batang, sehingga mempunyai
dinding sel yang relatif tebal. Bahan baku serat yang mengandung lignoselulosa
yang berasal dari tumbuhan kayu dan non kayu. Serat digunakan secara umum
untuk menyatakan semua sel kayu yang terpisahkan dalam proses pembuatan
pulp. Serat menyatakan tipe sel yang spesifik karenanya serat atau trakeid serabut
adalah xylem kayu keras yang panjang, meruncing dan biasanya berdinding tebal.
Serat yang berdinding tebal memiliki luas permukaan yang lebih kecil per satuan
berat daripada serat yang berdinding lebih tipis, sehingga kekuatan sobek,
kekuatan jebol dan kekuatan tarik mempengaruhi oleh besarnya ikatan antar serat
(Boywer et.al. 2003).
Casey (1960) menjelaskan bahwa klasifikasi panjang serat adalah sebagai
berikut : serat panjang berkisar antara 2000-3000 μm, serat sedang berkisar antara
1000-2000 µm, sedangkan serat pendek berkisar antar 100-1000 µm. Beberapa
klasifikasi lain menyebutkan serat panjang lebih dari 1600 µm, serat sedang antara
900-1600 µm dan serat pendek dari 900 µm.

Universitas Sumatera Utara

Turunan dimensi serat
Adapun turunan dimensi serat diantaranya adalah :
1.

Runkel Ratio, adalah perbandingan antara dua kali tebal dinding serat dengan
diameter lumen. Perbandingan Runkel Ratio (bilang runkel) rendah, berarti
memiliki dinding sel tipis dan lumen lebar, pada waktu pembentukan
lembaran serat akan membentuk pita akan memperluas permukaan kontak
serat memungkinkan terjadinya ikatan antar serat yang tinggi melalui gugus
hidroksilnya.

2.

Felting Power Slederness (daya tenun), adalah perbandingan antara panjang
serat dengan diameter serat. Daya tenun serat sangat berpengaruh terhadap
kekuatan sobek kertas, sedangkan bilangan flesibilitas mempunyai hubungan
parabolis terhadap kekuatan panjang putus, tetapi berkorelasi negatif dengan
koefisien kekakuan serat.

3.

Muhlstep Ratio, adalah perbandingan antara luas penampang tebal dinding
serat dengan luas penampang lintang serat. Muhlstep Ratio akan memberikan
sifat kekuatan ledak dan kekuatan tarik yang tinggi.

4.

Coefficient of Rigidity, adalah perbandingan antara tebal dinding serat dengan
diameter serat.

5.

Flexibility Ratio, adalah perbandingan antara diameter lumen dengan
diameter serat. Serat dengan flexibility ratio tinggi berarti serat tersebut
mempunyai tebal dinding yang tipis dan mudah berubah bentuk (Casey,
1960).

Universitas Sumatera Utara

METODE PENELITIAN
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Hasil Hutan
Departemen Kehutanan Universitas Sumatera Utara. Pelaksanaan penelitian ini
dimulai dari bulan April sampai dengan Juli 2010.

Alat dan Bahan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah chainsaw, mesin
serut, timbangan elektrik, saringan kawat , blender, bak plastic, cover glass,
preparat, mikroskop mikrometer, kamera digital dan alat tulis. Sedangkan bahan
yang digunakan untuk penelitian ini antara lain limbah batang kelapa sawit, soda
api, alkohol, safranin, asam asetat, asam peroksida dan larutan xylol.

Prosedur Penelitian
Proses pemisahan serat dapat dijelaskan dari skema berikut :
1. Persiapan bahan baku
Pembuatan bahan baku dimulai dengan mempersiapkan batang sawit yang
telah menjadi limbah. Limbah batang sawit diperoleh dari daerah pagar merbau,
Tanjung morawa yang tidak produktif dengan umur pohon berkisar 27-30 tahun.
Dari batang sawit ini kemudian dilakukan pembuangan akar pada pangkal dan
untuk ujung dilakukan juga pembuangan pelepah dan buah sawitnya sehingga
tersisa batang sawit (panjang 5 meter). Selanjutnya batang sawit tersebut dibuang
kulitnya dan dipotong sepanjang setiap 1 meter. Dari hasil potongan, batang
sawit dibelah menjadi 4 bagian dengan ukuran 100cm x 10cm x 15cm. Tahapan
ini menggunakan chainsaw sebagai alat pemotong limbah batang sawit tersebut.

Universitas Sumatera Utara

Proses pembuatan balok limbah batang sawit dapat dilihat pada skema
yang ditampilkan Gambar 1.
Pengulitan dan pemotongan batang menjadi 5 bagian

1me
1 meter
5 meter

20 cm

Pembelahan
batang
sawit menjadi 4
bagian

30 cm

1 meter

10 cm

Hasil akhir
15 cm
1 meter
1 meter

Gambar 1. Pembuatan limbah batang sawit

2. Penyerutan balok sawit.
Balok yang telah diperoleh dari batang sawit selanjutnya dilakukan
penyerutan menggunakan mesin serut sehingga menjadi partikel-partikel kecil.
Penyerutan balok ini dilakukan untuk mendapatkan partikel batang sawit yang
terdiri atas kumpulan vascular bundle (ikatan pembuluh) dan pati sawit. Hal ini
dilakukan untuk memudahkan proses untuk mendapatkan serat yang diinginkan.

Universitas Sumatera Utara

3. Pemisahan partikel.
Pada tahapan ini partikel sawit yang terdiri atas vascular bundle (ikatan
pembuluh) dan pati sawit tersebut dipisahkan menggunakan saringan kawat
dengan ukuran 20-30 mesh.

Pemisahan partikel ini dilakukan dengan cara

menyaring pati sawit sehingga terpisah dari vascular bundle. Dari tahapan ini
diharapkan pati yang bergabung pada vascular bundle sawit tersebut dapat
terbuang. Pemisahan partikel ini dilakukan untuk mempermudah pengerjaan
pemisahan serat dan untuk mendapatkan serat secara keseluruhan.
4. Perendaman
Partikel sawit yang telah dipisahkan dari pati, selanjutnya direndam dalam
air yang dicampur NaOH

selama 15-24 jam. NaOH yang digunakan untuk

perendaman ini adalah berbentuk komersil yang memiliki nama dagang soda api.
Dari penelitian pendahuluan yang telah dilakukan, diperoleh dosis soda api
sebagai berikut:
% NaOH =

berat (g)
x 100 %
volume (ml)

= 12,5 g x 100 % =1,56 %
800 ml
5. Pemblenderan
Setelah perendaman ini dilakukan selama 15-24 jam, selanjutnya partikel
sawit tersebut dimasukkan ke dalam tabung blender dan dilakukan pemblenderan
partikel selama 4-7 menit. Tahap ini merupakan proses pemisahan serat dengan
bantuan alat mekanis, dari tahap ini diharapkan partikel tersebut dapat terpisah
menjadi kumpulan serat-serat.

Universitas Sumatera Utara

6. Evaluasi
Kumpulan serat yang diperoleh dikeringkan sampai mendapatkan kering
udara.

Selanjutnya

untuk

menyempurnakan

serat

dilakukan

kembali

pemblenderan dengan waktu 2-5 menit, tahapan ini dimaksudkan agar antar serat
dapat terpisah sempurna.
Berikut diberikan bagan proses pemisahan serat ditunjukkan Gambar 2.

Batang kelapa sawit

Proses penyerutan

Pemisahan partikel

Perendaman partikel

Dengan soda api
1,56%

Pemblenderan

Partikel basah dengan
air 2:1 terhadap sawit

Perendaman selama 15-24
jam dengan air 800 ml :
100 g sawit

Dengan waktu 4-7 Menit
setiap sekali pemblenderan

Pemecahan serat dari partikel

Pengeringan serat dilapangan
terbuka selama 2x24 jam

Serat dalam keadaan kering
udara

Evaluasi
Pemblenderan kembali, agar serat
terpisah sempurna

Serat kering dengan lama
pemblenderan 2-5 menit

Gambar 2. Skema proses pemisahan serat.

Universitas Sumatera Utara

Pengamatan dan Pengukuran Dimensi Serat
Pengamatan dan pengukuran dilakukan dengan menggunakan metode
Schultze (TAPPI, 1989). Pengamatan ini menggunakan mikroskop yang
dilengkapi dengan mikrometer okuler yang telah dikoreksi skalanya dengan
mikrometer objektif. Pengamatan menggunakan perbesaran 40 kali untuk
diameter serat dan diameter lumen dan pembesaran 10 kali untuk pengukuran
panjang serat.. Jumlah serat yang diamati dan diukur pada preparat maserasi
adalah sebanyak 100 serat.
Proses pemisahan serat dimulai dengan mempersiapkan tabung reaksi
yang sudah berisi partikel sawit ditambahkan H2O2 dan CH3COOH (1:20) sampai
dengan terendam sempurna. Tabung reaksi dipanaskan pada suhu 100ºC selama 3
jam. Setelah 3 jam tabung reaksi dikocok sehingga serat dapat terpisah secara
sempurna. Serat batang kelapa sawit yang diperoleh kemudian disaring dan
selanjutnya untuk menghilangkan air dilakukan dengan cara memberikan alcohol
70 % selama 2 menit. Kemudian serat dipindahkan ke dalam cawan petri dan
diberi beberapa tetes safranin untukpewarnaan sehingga mempermudahkan
pengukuran. Selanjutnya serat dipindahkan ke gelas objek dan diberi larutan xylol.
Serat dipisahkan dengan bantuan jarum agar mudah dilihat seratnya satu persatu,
kemudian ditutup dengan cover glass. Setelah kering siap untuk diukur. Adapun
variable yang diamati dan diukur adalah sebagai berikut:
a. Panjang Serat (L)
b. Diameter Serat (d)
c. Diameter Lumen (l)

Universitas Sumatera Utara

l
Keterangan :

d

L = Panjang Serat

w

L

d

= Diameter Serat

l

= Diameter Lumen

w = Tebal Dinding Serat

Gambar 3. Metode pengukuran serat
Adapun variable yang dihitung adalah :
1. Runkel Ratio (Bilangan runkel) = 2w
l
Keterangan :
w = tebal dinding serat
l = diameter lumen
2. Felting Power (Daya Tenun) =

L
d

Keterangan :
L = panjang serat
d = diameter serat
3. Muhlsteph Ratio (Bilangan Muhlsteph) = (d2 – l2/d2) x 100 %)
Keterangan :
d = diameter serat
l = diameter lumen
4. Coofficient of Rigidity (Koefisien Kekakuan) =

w
d

Keterangan :
w = tebal dinding serat
d = diameter serat
5. Flexibility Ratio (Bilangan Fleksibilitas) =

l
d

Keterangan :
l = diameter lumen
d = diameter serat

Universitas Sumatera Utara

Perbandingan Dimensi Serat dan Nilai Turunan Serat Limbah Batang Sawit
terhadap Klasifikasi Kualitas Serat.
Nilai kualitas serat sebagai bahan baku papan serat dapat ditentukan
dengan membandingkan nilai-nilai dimensi serat dan turunannya yang didapatkan
dari hasil pengukuran dan perhitungan terhadap nilai-nilai dimensi serat dan
turunannya yang terdapat dalam Tabel Persyaratan dan Nilai Serat. Selain itu akan
dibandingkan juga dengan dimensi serat dan nilai turunan beberapa serat kayu
lain. Persyaratan nilai serat dapat dilihat dari beberapa tabel berikut:
Tabel 2. Klasifikasi Panjang Serat
Kelas

Sub Kelas

Selang Kelas (ìm)

Pendek

Teramat Pendek

< 500

Sangat Pendek

501 - 700

Cukup Pendek

701 - 900

Sedang

-

901 - 1600

panjang

Cukup Panjang

1601 - 2200

Sangat Panjang

2201 - 3000

Teramat Panjang

> 3000

Sumber: Nurahman dan Silitonga (1973)

Tabel 3. Klasifikasi Diameter Serat
Kelas

Nilai Interval (ìm)

Lebar

26,00 - 40,00

Sedang

11,00 - 25,00

Sempit

2,00 - 10,00

Sumber : Anonim (1976) dalam Yahya (2001)

Universitas Sumatera Utara

Tabel 4. Klasifikasi Serat Berdasarkan Bilangan Runkel
Kelas

Runkel Ratio

Dinding Serat

Kualitas Serat

I

0,25

Sangat tipis

Sangat baik

II

0,26 - 0,50

Tipis

Baik

III

0,51 - 1,00

Sedang

Cukup baik

IV

1,10 - 2,00

tebal

Kurang baik

V

V> 2,01

Sangat tebal

Tidak baik

Sumber : Nurahman dan Silitonga (1973)

Table 5. Klasifikasi Serat Berdasarkan Daya Tenun, Koefisien Kekakuan,
dan Nilai Fleksibilitas
Turunan Serat

Kelas I

Kelas II

Kelas III

Kelas IV

Daya Tenun

> 90

71 – 90

41 – 70

< 40

Koefisien

< 0,10

0,11 - 0,15

0,16 - 0,20

> 0,20

Kekakuan

> 0,80

0,61 - 0,80

0,41 - 0,60

< 0,40

Nilai Fleksibilitas
Sumber : Anonim (1976)

Tabel 6. Nilai Kelas Mutu Serat

No

Nilai
100

Kelas Mutu
II
Syarat
Nilai
1000-2000
50

I

Uraian

III
Syarat Nilai
2000

2

Runkel ratio

90

100

50-90

50