Semua sifat fisika kayu sangat dipengaruhi oleh perubahan kadar air kayu. Oleh karena itu dalam penggunaan kayu sebagai bahan baku bangunan, perabot dan
lain sebgainya perlu diketahui kandungan kadar air, letak air dalam kayu dan bagaimana air itu bergerak di dalam kayu Dumanauw,J.F.1990.
2.5 Klasifikasi Tumbuhan Berkayu
Kayu dan pohon yang menghasilkannya dibagi kedalam dua kategori kayu keras dan kayu lunak. Kayu lunak dan kayu keras tidak hanya berbeda dalam hal kenampakan
luarnya saja, tetapi kayu yang dibentuknya juga berbeda dalam struktur dan morfologinya. Tipe sel jumlah relatif dan penyusunannya berbeda dan perbedaan
pokok adalah bahwa kayu keras mempunyai tipe yang disebut unsur pembuluh. Tipe sel ini terdapat pada semua kayu keras dan tidak terdapat pada kayu lunak. Secara
insidentil tidak semua kayu keras menghasilkan kayu yang keras dan padat. Meskipun ada implikasi nama kayu keras dan lunak, banyak kayu lunak menghasilkan lebih
banyak kayu yang lebih keras dan padat daripada kayu yang dihasilkan oleh sebagian kayu keras. Kayu balsa misalnya kayu teringan di dunia adalah spesies kayu keras
Haygreen,J.G.1987.
2.6 Penelitian Komponen Kimia
2.6.1 Zat-zat Makromolekul
Sepanjang menyangkut komponen kimia kayu, maka perlu dibedakan antara komponen-komponen makromolekul utama dinding sel sellulosa, poliosa
Universitas Sumatera Utara
hemisellulosa dan lignin,yang terdapat pada semua kayu dan komponen-komponen miror berat molekul kecil ekstraktif dan zat-zat mineral yang biasanya lebih
berkaitan dengan jelas kayu tertentu dalam jenis dan jumlahnya. Perbandingannya dan komposisi kimia lignin dan poliosa berbeda pada kayu keras dan kayu lunak,
sedangkan sellulosa merupakan komponen yang seragam pada semua kayu.
2.6.1.1 Sellulosa
Selulosa merupakan komponen yang terbesar yang ada pada kayu lunak dan kayu keras jumlahnya mencapai hampir setengahnya. Selulosa merupakan polimer linear
dengan berat molekul tinggi yang tersusun seluruh nya atas β- D- glukosa. Karena
sifat-sifat kimia dan fisiknya maupun struktur supramolekulnya maka ia dapat memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur utama dinding sel tumbuhan.
Selulosa merupakan struktur dasar sel-sel tanaman oleh karena itu merupakan bahan alami yang paling penting yang dibuat oleh organisme hidup. Di dalam kayu selulosa
tidak hanya disertai dengan poliosa dan lignin tetapi juga terikat erat dengannya dan pemisahannya memerlukan perlakuan kimia yang intensif. Selulosa yang diisolasi
tetap tidak murni. Untuk tujuan-tujuan analitik cukup menetukan α-selulosa. Untuk
memperoleh selulosa murni 100 dari kayu, α-selulosa harus mengalami perlakuan intensif lebih lanjut, seperti hidrolisis parsial, pelarutan dan pengendapan dan produk
yang dihasilkan terdiri atas rantai molekul yang pendek. Selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produk teknologi kertas, film, serat, aditif dan sebagainya dan
karena itu diisolasi terutama dari kayu dengan proses pembuatan pulp dalam skala besar.
Universitas Sumatera Utara
Dengan menggunakan berbagai bahan kimia dalam pembuatan pulp, dalam keadaan asam, netral atau alkalis dan tekanan diperoleh pulp dengan sifat-sifat yang
berbeda. Untuk beberapa tujuan pulp harus dimurnikan dengan proses tambahan pengelantangan. Untuk pembuatan film, serat, dan turunan selulosa dibutuhkan
dengan derajat kemurnian yang tinggi.
Tabel 2.1 adalah menunjukkan kandungan selulosa dengan berbagai bahan tumbuhan
Bahan Tanaman Selulosa
Kapas 95-99
Rami 80-90
Bambu 40-50
Kayu 40-50
Kulit kayu 20-30
Lumut 25-30
Ekor kuda 20-25
Bakteria 20-30
Selulosa terdiri atas unit-unit anhidroglukopiranosa yang bersambung membentuk rantai molekul. Karena itu selulosa dapat dinyatakan sebagai polimer
glukan dengan struktur rantai yang seragam. Unit-unit terikat dengan ikatan glikosidik-
β. Dua unit glukosa yang berdekatan bersatu dengan mengeliminasi satu molekul air diantara gugus hidroksil mereka pada karbon 1 dan karbon 4. Kedudukan
β dari gugus OH pada C
1
membutuhkan pemutaran unit glukosa berikutnya melalui sumbu C
1
-C
4
cincin piranosa.
Universitas Sumatera Utara
Gambar.2.1 Struktur sellulosa
2.6.1.2 Poliosa Hemiselulosa
Poliosa hemiselulosa sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dan dinding sel. Lima gula netral, yaitu heksosa-heksosa glukosa, manosa, galaktosa, dan pentosa-pentosa
xilosa dan aribinosa merupakan kunstituen utama poliosa. Sejumlah poliosa mengandung senyawa tambahan asam uronat. Rantai molekulnya jauh lebih pendek
bila dibandingkan dengan selulosa, dan dalam beberapa senyawa mempunyai rantai cabang. Kandungan poliosa dalam kayu keras lebih besar daripada dalam kayu lunak
dan komposisi gulanya
2.6.1.3 Lignin
Lignin merupakan komponen makromolekul kayu ketiga. Struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem
aromatikyang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Dalam kayu lunak kandungan lignin lebih banyak bila dibandingkan dengan kayu keras dan juga terdapat beberapa
perbedaan struktur lignin dalam kayu lunak dan kayu keras. Dari segi morfologi lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lamela tengah majemuk ataupun
dalam dinding sekunder. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai
Universitas Sumatera Utara
komponen terakhir didalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga memperkuat dinding sel.
Banyak studi dengan karbon
14
C radioaktif menegaskan bahwa P- Hidroksisinamil alkohol p-kuomaril alkohol I, koniferil II, dan sinapsil
alkoholIII, merupakan senyawa induk prekursor primer dan merupakan unit pembentuk lignin.
2.6.1.4 Senyawa Polimer Minor
Senyawa polimer minor terdapat dalam jumlah yang sedikit sebagai pati dan senyawa pektin. Sel parenkim kayu mengandung protein sekitar 1, tetapi terutama terdapat
dalam bagian batang bukan kayu, yaitu kambium dan kulit bagian dalam.
2.6.2 Berat Molekul Rendah
Disamping komponen-komponen dinding sel terdapat sejumlah zat-zat yang disebut bahan tambahan atau ekstraktif kayu. Zat-zat berat molekul rendah berasal dari
golongan senyawa kimia yang sangat berbeda sehingga sukar untuk membuat sistem klasifikasi yang jelas tetapi komprehensif. Klasifikasi yang mudah dapat dibuat
dengan membaginya kedalam zat organik dan anorganik. Bahan organik lazim disebut ekstraktif, sebagian bahan anorganik secara ringkas disebut abu Fengel,D. 1995.
Universitas Sumatera Utara
2.7 Metode Pembuatan Pulp
2.7.1 Secara Mekanis
Pulp dapat dibuat dari kayu dengan pengolahan secara mekanis tanpa perlakuan kimia. Proses ini memiliki keunggulaan antara lain memberikan hasil yang tinggi tetapi itu
membutuhkan energi yang lebih besar. Pulp-pulp mekanik lebih banyak diproduksi dari kayu-kayu lunak . pada proses ini kandungan lignin dan zat-zat lain masih tinggi.
2.7.2 Secara Semi Kimia
Pembuatan pulp secara semi kimia merupakan proses dua tahap yaitu, tahap pertama serpihan kayu diolah dengan bahan kimia yang tidak terlalu banyak untuk memutus
ikatan intraseluler dengan menghilangkan sebagian hemiselulosa dan lignin, selanjutnya mengalami perlakuan mekanis untuk memisahkan serat-seratnya. Cara
pembuatan pulp secara semi kimia dilakukan untuk mendapatkan hasil pulp yang lebih baik, disamping untuk mempertahankan keunggulan sifat pulp yang diperoleh
dengan cara kimia maupun dengan cara mekanis.
Hasil dan kualitas pulp yang diperoleh dengan cara semi kimia terletak diantara hasil sifat pulp yang diperoleh dengan cara kimia maupun mekanis. Cara
semi kimia ini lebih sesuai untuk bahan baku jenis kayu keras. Hasil pulp yang diperoleh sekitar 60-70 dari berat kering bahan kayu.
Universitas Sumatera Utara
2.7.3 Secara Kimia
Pembuatan pulp secara kimia adalah proses pembuatan pulp dengan menggunakan bahan kimia sebagai bahan utama untuk melarutkan bagian-bagian kayu yang tidak
diinginkan, sehingga pulp berkadar selulosa tinggi. Pulp yang dihasilkan mudah diputihkan dan pada umumnya dilakukan untuk menghasilkan jenis kertas tertentu
seperti tissue, kertas cetak, dan lain-lain.
Ada tiga macam pembuatan pulp secara kimia, yaitu :
1. Proses sulfit
Pembuatan pulp secara proses sulfit menggunakan larutan garam seperti kalsium sulfit, magnesium sulfit, natrium sulfit dan amonium sulfit sebagai larutan pemasak.
Tahap-tahap yang dilakukan pada proses ini adalah tahap pemasakan, dimana terjadi pemutusan rantai lignin dan selulosa. Tahap pencucian, dimana terjadi proses
pencucian larutan pemasak yang dibawa dari proses pemasakan.
Tahap Bleaching, dimana terjadi proses pemutihan bubur, untuk meningkatkan kemurnian dari bubur pulp dan tahap penyaringan adalah untuk membentuk bubur
pulp menjadi lembaran. Dengan proses sulfit bahan baku dapat diputihkan dengan lebih mudah sehingga dihasilkan kertas berwarna lebih putih dibandingkan dengan
proses kraft.
Universitas Sumatera Utara
2. Proses Soda
Proses soda mengunakan NaOH sebagai bahan kimia aktif, dimana larutan NaOH berfungsi untuk melarutkan lignin, karbohidrat, asam-asam organik, renin, dan lain-
lain , sehingga selulosa terlepas dari ikatannya. Proses ini cocok untuk bahan baku yang berserat pendek seperti merang, jerami dan lain-lain. Selama proses ini tidak
menggunakan proses sulfur, polusinya tidak akan terlalu besar dan perlu pembuatan kembali bahan kimia dari buangannya. Pulp yang dihasilkan dari proses ini kurang
kuat, ukurannya pendek dan berwarna coklat tetapi mudah diputihkan. Lama pemasaknnya sama dengan proses sulfit.
3. Proses Sulfat
Proses sulfat juga dikenal dengan proses kraft. Dalam pemasakan kayu pada proses sulfat kraft, digunakan larutan pemasak alkali yaitu, NaOH, Na
2
S, dan Na
2
CO
3
. Selama proses pemasakan, berat larutan akan hilang dan digantikan oleh larutan
Na
2
SO
4
. Kombinasi penggunaan bahan kimia pemasak ini menghasilkan sifat pulp yang berbeda dari proses sulfit dan proses soda. Setelah terjadi pemasakan akan
terjadi pelepasan serat-serat kayu. Serat-serat kayu serta kotoran-kotoran serta komponen lainnya akan dipisahkan dengan pencucian dan penyaringan. Cairan
pemasak bebas dari serat yang lazim disebut black liquor lindi hitam, dipekatkan dengan penguapan dan dibakar pada unit pengambilan bahan kimia yang diperoleh
kembali dan akan digunakan lagi sebagai cairan pemasak Sjostrom, E. 1995.
Universitas Sumatera Utara
2.8 Kimia Dasar Proses Pemutihan
Proses pemutihan dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dapat
dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa pada pulp. Lignin yang tersisa adalah suatu zat yang paling dominan untuk
menghasilkan warna pada pulp oleh karena itu harus dihilangkan atau diputihkan.
Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada kondisi-kondisi proses pulp yang berlangsung. Lignin ini sangat reaktif yang berarti
bahwa lignin mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti Khlorin Dioksida, Peroksida, Magnesium Sulfat, dll. Kemudian molekul lignin terurai menjadi pertikel-
partikel yang lebih kecil, yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari pulp. Variabel-variabel dasar pada proses pemutihan adalah bahan kimia, kekuatan, waktu,
temperatur, dan pH.
Dalam proses pemutihan pulp terdiri dari 4 empat tahapan yaitu : a.
Klorinasi D
o
stage, reaksi dengan klorin dioksida ClO
2
dalam suasana asam
b. Ekstraksi Oksidasi E
op
ekstraksi oksidasi yang diperkuat dengan penambahan hidrogen peroksida H
2
O
2
c. Khlorin Dioksida D1 stage, reaksi dengan klorin dioksida ClO
2
dalam suasana asam.
d. Hidrogen Peroksida D2 stage, reaksi dengan hidrogen peroksida H
2
O
2
dalam suasana asam
Universitas Sumatera Utara
a. Tahap Klorinasi
